KR101953694B1 - 습윤 지역 또는 습한 지역에 적합한 매트 및 석고 보드 - Google Patents

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알스트롬-문크스죄 오와이제이
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Abstract

본 발명은 석고 보드를 제조하기 위한 섬유 매트 페이서(mat facer), 매트 페이서를 포함하는 석고 보드, 및 상기 석고 보드를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 섬유 매트는 부직포의 적어도 하나의 플라이(ply), 및 결합제 조성물을 포함하되, 상기 결합제 조성물은 상기 매트의 총 중량의 10 중량% 내지 40 중량%에 상당하다. 결합제 조성물은 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 코폴리머를 포함하고, 상기 코폴리머는 결합제 조성물 중량의 25 wt% 내지 100 wt% 양으로 존재한다.

Description

습윤 지역 또는 습한 지역에 적합한 매트 및 석고 보드{MAT AND GYPSUM BOARDS SUITABLE FOR WET OR HUMID AREAS}
본 발명은 두 개의 매트 사이에 개재되는 석고 플라스터(gypsum plaster) 코어층을 포함하는 건축재에 관한 것이다. 특히, 본 발명의 주제는 특정 유형의 매트 또는 페이서(facer), 상기 페이서를 포함하는 석고 보드, 및 상기 보드를 포함하는 시스템에 관한 것이다. 이러한 플라스터 보드는 외용 및 내용에 적합하다. 특히, 플라스터 보드는 욕실, 부엌, 세탁실, 및 습기에 노출될 수 있는 임의의 공간 또는 심지어 실외용의 건축재 또는 개축재에 그리고 외장용으로 사용하는데 특히 적합하다.
석고 보드, 벽판 또는 플라스터 보드는 일반적으로 표면들 상에 위치되거나 바로 아래에 내장되는 무기 섬유 및/또는 유기 섬유의 직물 또는 부직포에 결합되는 석고 보드를 포함한다. 이러한 직물은 단일 또는 다수 층들에 의해 형성될 수 있고, 섬유 가닥들의 웹들 또는 필라멘트들에 의해 보강될 수 있다. 표면들은 의도된 사용에 따라 달라질 수 있다. 석고 보드의 코어가 주로 석고 재료를 포함하지만, 이는 또한 추가 속성들을 부여하기 위해 섬유, 첨가제 및/또는 충전제도 포함할 수 있다. 직물 보강재를 갖는 석고 보드는 일반적으로 두꺼운 석고 층 둘레에 둘러싸이는 셀룰로오스계 판지재 또는 부직재를 갖는다. 석고는 통상적으로 CaSO4.½H2O와 같은 수화성 황산칼슘으로부터 수득되는데, 이는 습윤 및 후속 건조에 의해 경화된다. 석고 조성물은 내수 첨가제 이를테면 폴리(비닐 알콜), 왁스, 폴리실록산, 또는 열가소성 합성 수지를 포함할 수 있다. 다른 첨가제는 내화 유리 섬유 또는 광물 충전제, 이를테면 점토를 포함한다. 따라서, 석고 보드의 속성들은 의도된 최종 용도에 따라 조정될 수 있다.
플루오로카본 수지 또는 실리콘 유도체와 같은 내수 첨가제는 보편적으로 직물에 도입되어 최종 석고 보드에 소수성을 제공한다. 석고 보드의 내수성은 전형적으로 각 나라의 적용가능한 표준들, 예를 들어 표준 ASTM C-473 또는 EN-520 또는 EN 15 283-1에 따라, 액체수가 허용된 최대로 보드에 흡수되는 것을 특징으로 한다.
석고 및/또는 매트 내 첨가제의 도입은 석고 보드가 습윤 지역에서 사용되기에 적합함을 보장하기 위해 필수일 수 있지만, 이는 또한 매트와 석고 간 결합을 극적으로 약하게 만들 수 있고, 그에 따라 그것의 기계적 강도를 떨어뜨릴 수 있다. 실제로, 몇몇 첨가제, 이를테면 소수성 첨가제의 첨가는 섬유 매트와 석고 코어 사이의 양호한 표면 접촉 및 화학적 상호작용을 방해할 수 있고, 그에 따라 석고 보드의 다른 바람직한 속성들이 손실되게 된다.
그 결과, 습윤 지역용 석고 보드를 개발하는 데 있어서의 주요 쟁점들 중 하나는 특정 석고 조성물 및 매트 사이의 혼화성에 관한 것이다. 따라서, 상기 보드의 다른 바람직한 속성들 이를테면 기계적 저항성 및 경량을 유지하면서, 매트와 석고 사이의 결합을 개선하는 것이 매우 중요하다.
내수 석고 보드의 종래 기술의 예들은 석고 조성물에 맞춰진 매트를 포함한다. 예를 들어, US 2006/0068186은 상이한 조성의 2개의 플라이(ply), 즉 내측 플라이 및 외측 플라이를 포함하며, 여기서 내측 플라이가 석고 코어와 접촉하는, 부직포를 설명한다. 내측 플라이는 셀룰로오스 섬유, 무기 또는 광물 섬유 및 임의로 유기 섬유의 혼방을 포함한다. 한편, 외측 플라이는 기본적으로 셀룰로오스 섬유를 포함한다. 이러한 2개의 플라이는 플루오로카본 내수제가 존재하는 데서 결합제 및 광물 충전제와 함께 결합된다. 내층 및 외층은 각각 내측 및 외측 외면을 갖는데, 여기서 내측 외면이 석고 보드와 접촉한다. 내측 및 외측 외면들은 웹(web)을 형성하기 위한 표준 습식(wet-laid) 부직물 생산 공정의 결과로서 비교적 편평하다. 이러한 종래 기술 문헌에 따른 보드는 만족스럽지만, 결합을 추가로 개선하는 것이 바람직한 것으로 남아 있다.
EP2230075는 부직 매트의 하나 이상의 표면이 친수성 결합제 라텍스로 처리된, 습윤 지역 석고 보드를 위한 부직 매트에 관한 것이다. 이러한 석고 보드에서, 석고 코어와 매트 사이의 결합은 개선된 화학적 혼화성으로 인해 향상되었다.
WO2004055286은 표면에 섬유 매트를 붙인 석고 코어를 포함하는 석고 패널을 개시한다. 경화성 제제의 얇은 코팅은 석고 패널의 섬유 페이싱 시트(facing sheet)에 적용된다.
WO2008100777은 섬유 직물 또는 부직 매트로 적어도 하나의 면이 덮여 있는 석고 패널을 개시한다. 마감재는 석고 패널과 접촉하는 매트의 표면에 적용된다. 그 목적은 패널의 내수성을 개선하기 위해 섬유 매트 페이싱의 투수성을 감소시키는 것이다.
US6787486은 기포 콘크리트 코어에 고정된 내습 면 층들을 갖는 지지 보드(backerboard)를 개시한다. 구체적인 실시예에서, 내습 면 층들은 각각의 수지층에 혼입된 직조 섬유 메쉬를 포함한다.
US7932195는 프리코팅된 매트 및 그것을 포함하는 석고 보드를 개시하고, 상기 매트는 0.76 mm 내지 0.83 mm 두께를 갖고 주로 무작위 패턴으로 배향되지만 셀룰로오스계 섬유를 갖지 않는 대략 10 ㎛내지 16 ㎛의 개조된 부직 섬유 유리 필라멘트들로 구성된다. 이러한 매트는 광물 안료 또는 충전제 및 제1 유기 결합제 이를테면 소수성 UV 방지 폴리머 라텍스 및 제2 무리 접착 결합제를 함유하는 수용성 코팅 조성물로, 코팅 용액이 총 매트 두께의 약 30% 내지 50%의 깊이로 매트 구조를 관통하는 방식으로 프리코팅된다. 이러한 특징들의 조합 결과 석고 코어 및 매트 페이서 간 결합 길이가 16 psi 내지 19 psi, 각각 0.11MPa 및 0.13MPa가 되며, 이는 관련 시스템들에 사용되는 접착제에 관해 오히려 낮은 결합 강도인 것으로 고려된다. ETAG 004(유럽 기술 승인 가이드)에서, 0.25MPa의 최소 레벨이 EIFS에 대해 권고된다. 게다가, 결과적인 매트는 또한 오히려 두꺼우며, 이는 핸들링 및 수송 시 난점이다.
WO2013113459는 주로 표면 거칠기에 기인하여 위에서 언급한 플라스터 보드와 비교할 때 석고 코어 및 매트 사이 결합 속성들이 강화된 석고 보드를 개시한다. 이러한 석고 보드는 또한 코어 및/또는 매트에 내수제 및/또는 발수제를 포함할 수 있으며, 이는 그것이 특히 습한 환경 또는 습윤 환경에서 사용되기에 적합하게 만든다. 그러나, 다른 바람직한 특성들 및 속성들 중 몇몇, 이를테면 석고 코어 및 매트 간 기계적 강도를 실현하기 위해, 상기 석고 보드는 25 ㎛내지 60 ㎛의 표면 거칠기(Ra)의 내면을 갖는 부직포에 의해 덮히는 적어도 하나의 측을 가져야 한다.
상기한 용액과 관련된 결손들에도 불구하고 위에서 언급한 기술적 문제들을 해결하기 위해, 이러한 종류의 재료들 및 그것들의 의도된 사용과 연관된 다른 관련 속성들을 유지하는 습윤 환경 및/또는 습한 환경에서의 건축물들 및 건설물들에 적용가능하기에 적합한 석고 보드를 제조하기 위한 매트 페이서를 개발하는 것이 바람직하다.
따라서, 본 발명은 종래 기술의 플라스터 보드들과 비교할 때 그것이 습윤 지역 또는 습한 지역에서의 건축장의 외용 및 내용에 사용되게 하는 바람직한 기계적 강도를 포함하여, 다른 관련 속성들을 유지하면서, 보다 경량일 수 있고 석고 코어 및 매트 간 강화된 결합 속성들을 보일 수 있는 플라스터 보드를 제조하기 위한 매트 페이서에 관한 것이다.
본 발명의 주제는 석고 보드를 제조하기 위한 섬유 매트, 상기 섬유 매트를 포함하는 석고 보드 및 상기 석고 보드를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
특정 실시예들에서, 본 출원에 설명된 섬유 매트는 개선된 내측 점착 강도를 보일 수 있다. 그것은 또한 섬유 매트로 안을 댄 보드에 대해 보다 낮은 그라마지(grammage)(통상적으로 g/m2의 단위로 표현되는, 면적당 질량), 보다 얇은 두께, 증가된 기공도, 보다 높은 인장 강도, 및 보다 높은 굽힘 강도를 보일 수 있다. 그것은 특정한 보다 낮은 표면 거칠기 및 엠보싱 패턴을 가질 수 있으며, 이는 섬유 매트가 석고 조성 및/또는 첨가제의 존재에 관계 없이 석고 코어에 강하게 결합되나, 보다 용이한 핸들링 및 수송을 가능하게 할 수 있다.
페이서의 제조 방법에 관해, 그것은 보편적인 방법들 그러나 바람직하게는 습식 공정으로 생산될 수 있다. 이는 보다 긴 릴의 사용을 가능하게 하고 그로 인해 석고 보드 생산 시 손실 및 파단을 야기할 수 있는 롤들 간 스플라이싱 동작을 줄일 수 있다. 석고 보드의 건조 단계는 재료의 보다 높은 공극률로 인해 보다 빠르게 수행될 수 있으며, 이는 에너지 절감으로 이어진다. 바람직한 실시예에서, 부직재는 다른 기본적인 속성들 이를테면 시멘트질의 슬러리의 매트 무관통, 그리고 이를테면 소수성 표면 특성들(흡수 및 투수)을 유지하면서, 매트에 위에서 언급한 개선된 속성들 중 일부, 특히 보다 양호한 내측 점착성, 결합 강도를 부여하는 결합제 용액에 함침된다. 덧붙여, 보다 바람직한 실시예에서, 본 발명의 방법은 포름알데히드 및 플루오로카본 첨가제가 없거나 거의 없으며, 이는 결과적인 상품, 본 발명의 페이서를 보다 환경 친화적으로 A+ 등급 인증(<10 ㎍/m3 포름알데히드 - 실내 공기질)을 획득할 수 있는 "그린 상품"이 되게 한다. 이는, 그것이 보다 제한적인 환경 및/또는 보건법적 체계 하에서 구현 및 사용될 때, 본 발명의 중요한 특징이다.
본 출원에 "석고 보드"로서도 지칭되는 플라스터 보드가 더 제공된다. 본 출원에 설명된 플라스터 보드는 위에서 설명된 바와 같은 섬유 매트를 포함하는 플라스터 보드이고, 특히 습윤 환경 또는 습한 환경에서 사용되기에 적합하다. 그것은, 습윤 지역 습한 지역에 대해 유사한 보드들과 비교할 때, 양호한 발수 특징들을 유지하면서, 보다 양호한 기계적 저항성을 가질 수 있다. 그것은 또한 낮은 표면 거칠기를 가짐에도 불구하고, 석고 코어와 페이서 사이 개선된 결합 강도를 보일 수 있다.
본 출원에 설명된 석고 보드는 또한 코어 및/또는 매트에 첨가제 이를테면 내수제 및/또는 발수제를 포함할 수 있으며, 이는 그것이 특히 습한 환경 또는 습윤 환경에서 사용되기에 적합하게 만든다. 그것은 마감 제품들 및 접착을 위해 고체 기판이고, 또한 직접 도색될 수 있다. 바람직하게는 또한 다른 첨가제 이를테면 살생물제, 안료 또는 염료 및 내연제가 그것의 코어 및/또는 섬유 매트에 혼입될 수 있다.
상기 석고 보드의 제조 방법에 관해, 또한 특히 에지 형성이 다른 부직 라이너들 보다 용이하고: 주름 잡는 기술 및 스코어링 기술이 페이스 라이너를 그루브하기 위해 사용될 수 있다는 이점을 언급할 가치가 있다. 이러한 동작은 이는 단지 주름 잡는 기계에 의해 제조될 수 있는, 두껍게 코팅된 유리 매트에 대해서 보다 훨씬 더 용이하다. 게다가, 특정 실시예들에서, 본 출원에 설명된 매트들은 높은 기공도를 가질 수 있으며, 이는 석고 보드의 건조를 용이하게 할 수 있다. 특정 실시예들에서, 건조 속도가 건조기의 제1 존들에서 라이너 및 코어 사이에 기포가 생기게 하거나 분리시킬 위험 없이 10%만큼 증가될 수 있다.
매트의 특정 실시예들의 높은 내측 점착성으로 인해, 본 발명의 석고 보드는 또한 보드가 관련 시스템들에 장착될 때 마찰 및 스크래치에 보다 내성이 강할 수 있다.
따라서, 본 발명의 석고 보드들을 포함하는 시스템들은 습윤 지역 또는 습한 지역에서도 건축물들에 내용 및 외용에 적합한 솔루션을 제공할 수 있다.
본 발명의 석고 보드는 내용 및 외용 양자에 사용되는, 마감 제품 및 접착을 위해 매우 강한 기판일 수 있다. 이러한 강인성은 석고 코어의 강도, 본 발명의 매트들의 높은 점착성으로 인해, 그리고 매트들 및 코어의 양호한 결합으로 인해 획득될 수 있다. 그것은 타일들 또는 절연재의 부착을 필요로 하는 적용예들에서 보드의 유용성에 중요한 요인이다. 이러한 점착 및 결합 속성들은 흔히 외부 단열 마감 시스템들(External Insulation Finishing Systems)로 덮여 있고 그에 따라 보다 높은 수준의 풍압을 견딜 수 있는, 시스템들 이를테면 외장용 벽들에 있어서 매우 중요하다. 유사하게, 습윤 공간의 파티션들은 주로 보드 표면에 결합되는 세라믹 타일로 덮여 있다. 건조한 환경 및 습한 환경 양자에서 보드의 높은 내부 점착성으로 인해, 시스템들의 강인성이 타일이 분리되거나 보드 표면이 박리될 위험 없이 개선된다.
보다 구체적으로, 부직포의 적어도 하나의 플라이 및 결합제 조성물을 포함하는 석고 보드를 위한 섬유 매트가 제공되며, 여기서:
- 상기 결합제 조성물은 상기 매트의 총 중량의 10 중량%(중량 퍼센트) 내지 40 중량%에 상당하다; 그리고
- 상기 결합제 조성물은 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 코폴리머를 포함하고, 상기 코폴리머는 상기 결합제 조성물 중량의 25 wt% 내지 100 wt% 양으로 존재한다.
본 출원에 설명된 섬유 매트를 생산하기 위한 방법이 본 출원에 더 제공된다. 상기 방법은 부직포의 적어도 하나의 플라이를 결합제 조성물의 수성 분산액 또는 수용액에 함침시키는 단계를 포함한다.
본 출원에 설명된 바와 같은 섬유 매트로 덮여 있는 적어도 하나의 측을 갖는 석고 코어를 포함하는 석고 보드가 본 출원에 더 제공된다.
적어도 하나의 본 출원에 설명된 바와 같은 섬유 매트로 덮여 있는 석고 코어를 적층하는 단계를 포함하는, 상기 석고 보드를 생산하기 위한 방법이 본 출원에 더 제공된다.
본 출원에 설명된 바와 같은 석고 보드를 포함하는 건물의 내부 또는 외부에서 사용되기 위한 시스템이 본 출원에 더 제공된다.
정의들
석고 보드를 위한 섬유 매트가 본 출원에 설명되고, 상기 섬유 매트는 부직포 및 결합제 조성물을 포함한다. 섬유 매트는 "매트 페이서(mat facer)", "페이서", 및 "매트"로서도 지칭된다.
본 발명의 의미에서, "부직재(non-woven material)"로서도 지칭되는, "부직포(non-woven fabric)"는 화학적, 기계적, 열 또는 용액 처리에 의해 함께 결합되는, 섬유로 만들어지는 섬유와 같은 재료를 의미한다. "부직포"는 "웹(web)"으로서도 지칭된다. "부직포"는 섬유 또는 필라멘트를 수반함으로써 함께 결합되는 시트 지지체 또는 웹 구조체를 정의할 수 있다. 따라서, 본 발명의 의미에서, "플라이(ply)"는 "시트" 또는 "층"으로서도 명명될 수 있다. 바람직하게는 용어 "매트(mat)" 및 "플라이"가 사용된다.
섬유 매트는 하나 이상의 플라이를 포함할 수 있다. 특정 실시예들에서, 부직포는 내측 플라이 및 외측 플라이를 포함할 수 있다. "내측 플라이"는 플라스터 보드의 석고 코어에 접촉하거나 접촉하도록 의도된 플라이이고; 보다 구체적으로 그것은 하단 플라이이며, 이는 매트 생산 공정 동안 스크린과 접촉한다. "외측 플라이"는 석고 코어에서 더 멀리, 즉 플라스터 보드의 외부 측에 위치하고 그에 따라 플라스터 보드에서 먼쪽을 향하거나 그렇게 의도된 플라이이고; 보다 구체적으로 그것은 매트 생산 공정에서 하단 플라이 위에 형성되는 상부 플라이이다.
용어 "스크린"은 특정 정의된 일종의 실 및 메쉬 또는 와이어로 만들어진 재료를 의미한다. 습식 공정에서, 부직포는 탈수 단계에 의해 스크린 상에 형성된다.
용어 또는 표현 "스크린 어셈블리"는 습식 부직포가 형성되는 제1 베이스 스크린 및 제2 스크린의 중첩으로부터 생기는 재료를 의미한다. 페이서의 내측 플라이는 제2 스크린 바로 위에 얹혀지고, 페이서의 외측 플라이는 내측 플라이 위에 형성된다.
용어 "섬유(fibre)"는 길이 대 직경의 매우 높은 비(예를 들면, 50/1)를 특징으로 하는 재료 형태를 의미한다. 본 발명의 문맥에서, 적합한 섬유 길이는 바람직하게는 약 0.1 cm 내지 약 4 cm이다. 용어 "섬유"는 또한 상이한 성질의 섬유들, 즉 유기 섬유 및 무기 섬유의 혼방을 포함한다.
전형적으로, 부직포는 층 사이에 삽입되는 무작위 배열의 각각의 섬유들로부터 수득되는 시트 지지체를 형성하는 섬유 재료이다. 이들은, 예를 들어 접착제, 열 및 압력, 또는 바느질에 의해 함께 지탱될 수 있다. 이러한 부직 지지체는 멜트-블로잉(melt-blowing), 스핀 레잉(spin laying), 카딩(carding), 에어 레잉(air laying) 및 워터 레잉(water laying)과 같은 주지된 공정들에 따라 제조될 수 있다.
표면 거칠기(Sa) 매개변수는 x 및 y가 밑면적(A)을 정의할 때 이러한 면적 내 세로 좌표들 Z(x, y)의 절대값들의 산술 평균에 상응한다. 이러한 매개변수는 당업자에게 주지되어 있다. 다시 말해서, Sa 매개변수는 다음에 따라 획득된다:
Figure 112017036474286-pct00001
바람직한 실시예의 상세한 설명
본 발명의 주제는 석고 보드를 제조하기 위한 섬유 매트 페이서, 상기 매트 페이서를 포함하는 석고 보드 및 상기 석고 보드를 포함하는 시스템에 관한 것이다.
1. 섬유 매트
제1 측면에서, 본 발명은 부직재의 적어도 하나의 플라이 및 결합제 조성물을 포함하는 섬유 매트를 개시하고, 상기 결합제 조성물은 매트의 총 중량의 10% 내지 40%에 상당하고 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 코폴리머를 포함하고, 상기 코폴리머는 결합제 조성물 중량의 25 wt% 내지 100 wt%(중량 퍼센트트)에 상당하다.
1.1 부직재
전형적으로, 부직포는 층 사이에 삽입되는 무작위 배열의 각각의 섬유들로부터 수득되는 시트 지지체를 형성하기 위해, 섬유 또는 가닥으로 만들어지고, 절단되거나 절단되지 않고, 배향되거나 배향되지 않을 수 있는 재료이다.
본 발명의 부직재 또는 그것의 플라이들 중 임의의 플라이는 통상적으로 유기 섬유, 광물 섬유, 합성 폴리머 섬유, 및 이들의 혼방으로부터 선택되는 섬유를 포함한다. 상기 섬유들의 예들은 다음과 같다:
- 셀룰로오스계 섬유 이를테면 아마(flax), 견목재 및/또는 연목재 및 이들의 혼합재를 포함하는 목재 펄프, 면 섬유, 사이잘(sisal), 마닐라삼(abaca);
- 비스코스, 레이온 및 리오셀(lyocell)을 포함하는, 셀룰로오스에서 얻는 인조 섬유인 유기 섬유;
- 광물 섬유 이를테면 섬유 유리, 현무암;
- 합성 폴리머 섬유, 이를테면 폴리아미드, 폴리아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리에스테르.
바람직한 실시예에서, 유기 섬유는 부직재 중량의 25 wt량% 초과, 30 wt% 초과, 40 wt% 초과, 바람직하게는 50 wt% 초과에 상당하다. 유기 섬유는 바람직하게는 종이, 판지 또는 목재로부터 수득될 수 있는, 셀룰로오스 또는 셀룰로오스계 섬유이다.
부직재의 셀룰로오스계 섬유는 바람직하게는 견목재 기원 및/또는 연목재 기원의 섬유를 포함한다. 매트에서의 이러한 섬유들의 기원 및 균형은 그것의 물리적 속성들 이를테면 인장 강도, 인열 강도, 공극률, 점착 강도에 영향을 미친다. 따라서, 상기 섬유는 섬유의 총 중량의 연목재 0 wt% 내지 100 wt%, 바람직하게는 25 wt% 내지 85 wt% 양 그리고 섬유의 총 중량의 견목재 0 wt% 내지 100 wt%, 바람직하게는 0 wt% 내지 50 wt% 양으로 존재할 수 있다.
바람직한 실시예에서, 부직재는 광물 섬유 및 유기 섬유를 포함하되, 여기서 유기 섬유의 양은 섬유 조성의 총 중량의 40 wt% 내지 100 wt%, 섬유 조성의 총 중량에 관해 바람직하게는 40 wt% 내지 85 wt%, 더 바람직하게는 50 wt% 내지 75 wt%, 훨씬 더 바람직하게는 60 wt% 내지 70 wt%의 유기 섬유로 달라진다.
보다 바람직한 실시예에서, 매트 페이서의 섬유는 유리 섬유 및/또는 셀룰로오스계 섬유를 포함하거나 이들로 이루어진다. 이는 개선된 습인장 강도, 내측 플라이 및 석고 코어 사이 보다 양호한 결합 및 열화에 반응하는 보다 양호한 거동(보다 낮은 총 발열량)을 제공할 수 있다. 특히, 그러한 페이서들은 평량에 비해 양호한 균형 강도를 보일 수 있다.
바람직한 실시예에 따르면, 부직포는 폴리에스테르 섬유가 없거나 거의 없다. 이는 부직재가 천연 또는 광물 기원 뿐만 아니라 보다 비용 효율적인 제품으로부터 보다 높은 비의 재료를 갖는 이점을 가질 수 있다.
섬유 직경은 광범위, 예를 들어 2.0㎛ 내지 40.0㎛ 내에서 달라질 수 있다. 그러나, 놀랍게도 보다 작은 직경을 갖는 섬유가 보다 양호한 매트를 생산함이 관찰되었다. 이러한 매트들은 종래 기술에 개시된 것들보다 경량이고 강할 수 있다. 이는 분명히 매트 페이서를 강도, 특히 인장 강도에 관해 보다 효과적이게 하는 보다 양호한 배열의 보다 얇은 섬유에서 기인할 수 있다. 이는 특히 광물 섬유에 적용되는 것으로 판명되었다. 바람직한 실시예들에서, 광물 섬유는 25㎛미만, 바람직하게는 6㎛내지 20㎛의 평균 직경을 갖고, 보다 바람직하게는 평균 섬유 직경이 10㎛내지 15㎛다.
따라서, 특정 실시예들에서, 매트 페이서의 부직재는 40㎛미만, 바람직하게는 25㎛미만, 보다 바람직하게는 6㎛내지 20㎛, 가장 바람직하게는 10㎛내지 15㎛의 평균 직경을 갖는 광물 섬유를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 매트 페이서의 부직재는 셀룰로오스계 섬유 및 유리 섬유의 혼방을 포함하고, 상기 유리 섬유는 6 ㎛내지 20 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛내지 15 ㎛의 평균 직경을 가지며; 그리고 셀룰로오스계 섬유는 혼방물에 섬유의 총 중량의 40 wt% 내지 85 wt%, 바람직하게는 섬유의 총 중량의 60 wt% 내지 80 wt%의 양으로 존재한다.
추가 실시예에서, 부직재는 셀룰로오스계 섬유 및 유리 섬유으로 이루어지고, 상기 유리 섬유는 6 ㎛내지 20 ㎛, 바람직하게는 10 ㎛내지 15 ㎛의 평균 직경을 가지며; 그리고 셀룰로오스계 섬유는 섬유 혼방물에 섬유의 총 중량의 40 wt% 내지 85 wt%, 바람직하게는 섬유의 총 중량의 60 wt% 내지 80 wt%의 양으로 존재한다.
특정 실시예들에서, 부직재는 섬유의 총 중량의 0 wt% 내지 100 wt%, 바람직하게는 25 wt% 내지 85 wt% 양의 연목재; 및 섬유의 총 중량의 0 wt% 내지 100 wt%, 바람직하게는 섬유의 총 중량의 0 wt% 내지 50 wt% 양의 견목재를 갖는 셀룰로오스계 섬유의 혼방을 포함하거나 이들로 이루어진다.
통상적으로, 본 발명의 섬유는 길이가 0.5 mm 내지 약 40 mm이다. 바람직하게는, 섬유의 평균 길이는 1.0 mm에서 38 mm까지 달라질 수 있다. 섬유는 상이한 길이를 갖는 섬유의 혼방일 수 있다.
부직재의 표면 구조는 플라스터 보드의 석고 코어와 매트 페이서의 결합을 개선하기 위해 그것에 특정 거칠기(Sa)를 부여함으로써 변형될 수 있다. 이러한 표면 변형은 단지 부직재의 일측(예를 들어 석고 코어와 접촉하는 내측) 또는 양측(내측 + 석고 코어에서 먼쪽을 향하는, 외측) 상에서 일어날 수 있다. 매트 페이서의 거칠기는 엠보싱 공정을 통해 변경될 수 있다. 가능한 대로, 엠보싱 공정에 덧붙여 부직재의 섬유의 재배향이 표면에 특정 거칠기를 부여한다. 부직재의 거칠기는 엠보싱되지 않은 표면과 비교하여 매트의 표면이 엠보싱되었을 때 보다 높은 것을 관찰하였다. 따라서, 매트 페이서의 표면 상의 특정 거칠기와 엠보싱 패턴을 조합함으로써 석고 보드에 대한 매트의 고정력을 증가시키는 것이 가능하다.
따라서, 부직재의 양측은 특정 표면 거칠기를 제공할 수 있다. 특정 실시예들에서, 부직재의 내측은 외측보다 높은 표면 거칠기를 제공한다. 가장 바람직한 실시예에서, 엠보싱 패턴이 단지 부직재의 내측 상에 제공된다.
본 발명의 매트 페이서는 부직재의 적어도 하나의 플라이를 포함한다. 바람직한 실시예들에서, 매트는 부직재의 두 개의 플라이, 즉 석고 코어와 접촉하는(또는 그렇게 의도된) 내측 플라이; 및 석고 코어의 반대측 상에 있고(또는 그렇게 의도되고), 그에 따라 석고 코어에서 먼쪽을 향하는 외측 플라이를 포함한다. 따라서, 외측 플라이는 통상적으로 외부와 접촉하고, 다른 일반적인 방법으로 도색되거나, 타일로 덮히거나 또는 마감될 수 있다.
이러한 두 개의 플라이는 동일한 조성 또는 상이한 조성을 가질 수 있다. 그러나, 외부 플라이는 바람직하게는 기본적으로 셀룰로오스계 섬유로 만들어지는데, 이는 예를 들어 유리 섬유와 같은 무기 섬유가 내측 플라이의 조성에 사용된 경우, 외부 플라이가 가려움 또는 임의의 다른 불쾌감을 일으키지 않기 때문에 보다 편리하게 핸들링될 수 있는 석고 보드를 제공하기 위함이다.
바람직한 실시예에서, 내측 플라이의 조성은 외측 플라이의 조성과 상이하다. 보다 구체적으로, 내측 플라이는 유기 섬유 및 광물 섬유의 혼방물을 포함할 수 있고, 상기 섬유들은 혼방물에 40 wt% 내지 65 wt%의 유기 섬유 대 35 wt% 내지 60 wt%의 광물 섬유 비로 존재하고/하거나; 외측 플라이는 바람직하게는 90 wt% 초과 또는 95 wt% 초과 또는 100 wt% 이하의 유기 섬유를 포함한다.
특정 실시예에서, 외측 플라이의 섬유는 기본적으로 셀룰로오스를 포함하고; 내측 플라이의 섬유는 섬유의 총 중량을 기준으로 하여 중량으로, 40 wt% 내지 65 wt%의 셀룰로오스 섬유, 35 wt% 내지 60 wt%의 유리 섬유를 포함한다. 바람직한 실시예들에서, 내측 플라이의 섬유는 45 wt% 내지 60 wt%의 셀룰로오스 섬유 및 40 wt% 내지 55 wt%의 유리 섬유를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 매트 페이서는 하나의 플라이 또는 보다 많은 플라이, 보다 바람직하게는 두 개의 플라이를 포함하고, 상기 플라이들 중 하나 이상은 엠보싱 패턴 및 특정 기울기를 구비한다.
바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 플라이는 60 ㎛미만, 바람직하게는 10㎛내지 60㎛, 보다 바람직하게는 12㎛내지 40㎛의 표면 거칠기(Sa)를 갖는다. 매트 페이서가 두 개의 플라이, 즉 내측 플라이 및 외측 플라이를 가질 때, 플라이 양자 또는 그것들 중 단지 하나가 상기 표면 거칠기(Sa)로 이루어질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 내측 플라이는 외측 플라이의 표면 거칠기보다 높은 Sa를 갖고, 훨씬 더 바람직한 실시예에서, 내측 플라이 및 외측 플라이의 Sa는 각각 10㎛내지 40㎛, 그리고 12㎛미만이다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 적어도 하나의 플라이가 엠보싱 패턴을 구비하고 60 ㎛미만, 바람직하게는 10㎛내지 60㎛, 보다 바람직하게는 12㎛내지 40㎛의 표면 거칠기(Sa)를 갖는다. 매트 페이서가 두 개의 플라이, 즉 내측 플라이 및 외측 플라이를 가질 때, 플라이 양자 또는 그것들 중 단지 하나가 엠보싱 패턴 및 상기 표면 거칠기(Sa)로 이루어질 수 있다.
바람직한 실시예에서, 내측 및 외측 플라이 양자는 표면 거칠기(Sa)를 가지며, 내측 플라이가 외측 플라이보다 높은 Sa를 갖되, 내측 플라이 및 외측 플라이의 상기 Sa는 각각 10㎛내지 40㎛, 그리고 12㎛미만이며, 내측 플라이가 엠보싱 패턴을 구비한다.
1.2 결합제 조성물
각각의 섬유는 결합제 조성물에 의해 서로 지탱될 수 있다. 상기 결합제 조성물은 "비닐 에스테르 코폴리머"로서도 지칭되는, 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 최소한의 코폴리머를 포함한다. 다시 말해서, 결합제 조성물은 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르를 포함하는 코모노머 조성으로부터 수득되는 코폴리머를 포함한다. 또한 다시 말해서, 코폴리머는 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르로부터 수득되는 폴리머화된 코모노머 유닛을 포함한다.
비닐 에스테르 코모노머는 통상적으로 비닐 모이어티를 통해 폴리머화된다.
용어 "알파 분지형(alpha branched)"은 모노카르복시산의 카복시기에 직접 결합되는 탄소 원자가 또한 모노카르복시산의 적어도 두 개의 다른 탄소 원자에 직접 결합되는 것을 의미한다.
결합제 조성물은 매트의 총 중량의 10 wt% 내지 40 wt%에 상당하고, 바람직하게는 그것은 매트의 총 중량의 15 wt% 내지 35 wt%에 상당하며, 훨씬 더 바람직하게는 결합제 조성물은 매트의 총 중량의 20 wt% 내지 30 wt%에 상당하다.
게다가, 상기 결합제 조성물은 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 상기 코폴리머를 포함하고, 상기 코폴리머는 결합제 조성물 중량의 25 wt% 내지 100 wt%, 바람직하게는 결합제 조성물 중량의 30 wt% 내지 70 wt%, 더 바람직하게는 결합제 조성물 중량의 40 wt% 내지 60 wt%의 양으로 존재한다. 바람직한 실시예에서, 상기 결합제 조성물은 자체-가교가능한 화합물을 더 포함한다. 결합제 조성물은 페이서 및 석고 보드 간 보다 양호한 결합 강도 그리고 하나보다 많은 매트를 사용하는 경우 매트 페이서들 간 보다 양호한 내측 결합을 야기할 수 있다. 이는 특히 보다 얇은 유리 섬유(평균 직경이 25㎛미만,바람직하게는 6㎛내지 20㎛, 보다바람직하게는 10 ㎛내지 15 ㎛의 경우, 본 발명의 결합 조성물 간 보다 양호한 혼화성 및 (광물) 섬유의 골격 구조 내 석고 결정들의 그리고 상기 섬유들 간 맞물림에 기인할 수 있다.
1.2.1 화합물들
위에서 설명된 바와 같이, 결합제 조성물은 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 하나 이상의 코모노머 유닛을 포함하는 적어도 하나의 코폴리머를 포함한다. 코폴리머는 무작위 또는 통계 코폴리머, 블록 코폴리머, 또는 그라디언트 코폴리머일 수 있다. 바람직한 실시예들에서, 코폴리머는 무작위 또는 통계 코폴리머이다.
알파 분지형 지방족 모노카르복시산 코모노머들의 비닐 에스테르의 하나의 특히 유용한 그룹은 약 5 내지 20 탄소 원자, 바람직하게는 7 내지 15 탄소 원자를 갖는 긴 사슬 포화 카르복시산의 비닐 에스테르이다.
적합한 비닐 에스테르의 예들은 비닐 네오-펜타노에이트(vinyl neo-pentanoate), 비닐 2-에틸헥소에이트(vinyl 2-ethylhexoate), 에텐일 2,2-디메틸헵타노에이트(ethenyl 2,2-dimethylheptanoate), 에텐일 2,2-디메틸옥타노에이트(ethenyl 2,2-dimethyloctanoate), 및 에텐일 2,2-디메틸데카노에이트(ethenyl 2,2-dimethyldecanoate)를 포함한다.
알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르에 적합한 코모노머는 비닐기, 아크릴로일기, 또는 메타크릴로일기; 이를테면 비닐 아세테이트, 비닐 부티레이트, 비닐 프로피오네이트, 스티렌, 디아세톤(메트)아크릴아미드, 이소부톡시메틸(메트)아크릴아미드, N-비닐피롤리돈, N-비닐 카프로락탐 N,N-디메틸(메트)아크릴아미드, t-옥틸(메트)아크릴아미드, N,N-디에틸(메트)아크릴아미드, N,N'-디메틸-아미노프로필(메트)아크릴아미드를 포함하는 코모노머를 포함한다. 특히 적합한 코모노머는 메타크릴산, 2-히드록시에틸메타크릴레이트, 2-히드록시프로필메타크릴레이트, 2-히드록시부틸메타크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 프로필메타크릴레이트, 이소프로필메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 아밀메타크릴레이트, 이소부틸메타크릴레이트, t-부틸메타크릴레이트, 펜틸메타크릴레이트, 이소아밀메타크릴레이트, 헥시메타크릴레이트, 헵틸메타크릴레이트, 옥틸메타크릴레이트, 이소옥틸메타크릴레이트, 2-에틸헥실메타크릴레이트, 노닐메타크릴레이트, 데실메타크릴레이트, 이소데실메타크릴레이트, 운데실메타크릴레이트, 도데실메타크릴레이트, 라우릴메타크릴레이트, 옥타데실메타크릴레이트, 스테아릴메타크릴레이트, 테트라푸르푸릴메타크릴레이트, 부톡시에틸메타크릴레이트, 에톡시디에틸렌 클리콜메타크릴레이트, 벤질메타크릴레이트, 시클로헥실메타크릴레이트, 페녹시에틸메타크릴레이트, 폴리에틸렌 글리콜 모노메타크릴레이트, 폴리프로필렌 글리콜 모노메타크릴레이트, 메톡시에틸렌 글리콜메타크릴레이트, 에톡시에톡시에틸메타크릴레이트, 메톡시폴리에틸렌 글리콜메타크릴레이트, 메톡시폴리프로필렌 글리코메타크릴레이트, 디시클로펜타디엔메타크릴레이트, 디시클로펜타닐메타크릴레이트, 트리시클로데카닐메타크릴레이트, 이소보르닐메타크릴레이트, 및 보르닐메타크릴레이트를 포함하는 아크릴기이다.
바람직한 실시예에서, 결합제 조성물의 비닐 에스테르 코폴리머는 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르인 코모노머 및 아크릴레이트 모노머인 코모노머로부터 수득되는 코폴리머이다. 이러한 코폴리머는 "아크릴 비닐 에스테르 코폴리머"로서도 지칭된다.
특정 실시예들에서, 결합제 조성물은 다른 폴리머를 포함하지 않는다. 그러나, 다른 실시예들에서, 결합제 조성물이 위에서 언급한 코폴리머에 더하여 다른 폴리머 또는 코폴리머를 포함할 수 있다는 것이 예상된다.
본 발명의 결합제 조성물에 포함될 수 있는 적합한 화합물은 우레아 포름알데하이드, 멜라민 포름알데하이드, 폴리에스테르, 아크릴, 메타크릴, 스티렌 아크릴 코폴리머, 스티렌 부타디엔 러버, 스티렌 부타디엔 스티렌 폴리머, 폴리비닐 클로라이드 등 및 이들의 혼합물로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 결합제 조성물은 자체-가교가능한 스티렌-아크릴-코폴리머를 포함한다.
1.2.2 양
바람직한 실시예에서, 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛은 비닐 에스테르 코폴리머에 상기 코몰리머 중량의 20 wt% 내지 70 wt%, 바람직하게는 30 wt% 내지 60 wt%, 그리고 더 바람직하게는 비닐 에스테르 코폴리머 중량의 40 wt% 내지 50 wt%의 양으로 존재한다.
바람직한 실시예에서, 결합제 조성물은 매트의 총 중량의 20 중량% 내지 30 중량%에 상당하되, 여기서 상기 비닐 에스테르 코폴리머는 결합제 조성물에 결합제 중량의 40 wt% 내지 60 wt% 양으로 존재한다. 바람직하게는, 상기 비닐 에스테르 코폴리머의 알파 분지형 지방족 모노카르복시산 코모노머의 비닐 에스테르는 7 내지 15 탄소 사슬 길이를 가질 수 있고, 상기 코모노머는 상기 코폴리머에 상기 코폴리머 중량의 40 wt% 내지 50 wt% 양으로 존재한다. 훨씬 더 바람직하게는, 비닐 에스테르 코폴리머는 아크릴 비닐 에스테르 코폴리머이다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 매트 페이서는 위에서 설명한 바와 같은 결합제 조성물을 포함하고, 플루오로카본 및/또는 포름알데히드 화합물이 없거나 거의 없다. 이는 본 발명의 페이서가 가장 제한적인 환경 및 건축 표준들에 따라 분류되게 하는데, 이는 그것은 그것이 적용되는 석고 보드의 주위 환경에 유독성의 잔류물을 방출하지 않기 때문이다.
특히 바람직한 실시예에서, 본 발명의 매트 페이서는 다음을 포함하거나 다음의 혼합물로 이루어지는 결합제 조성물을 포함한다
- 결합제 조성물 중량의 40 wt% 내지 60 wt% 양으로 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 코폴리머;
- 및 결합제 조성물 중량의 40 wt% 내지 60 wt% 양의 아크릴 자체-가교가능한 코폴리머.
추가 실시예들에서, 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 코폴리머는 결합제 조성물 중량의 45 wt% 내지 55 wt% 양으로 존재하고, 아크릴 자체-가교가능한 코폴리머는 결합제 조성물 중량의 45 wt% 내지 55 wt% 양으로 존재한다. 특정 실시예에서, 상기 결합제의 각각은 결합제 조성물 중량의 50 wt% 양으로 존재한다.
본 출원에 설명된 섬유 매트의 구체적인 실시예들에서:
- 결합제 조성물은 매트의 총 중량의 10 wt% 내지 40 wt%, 보다 바람직하게는 20 wt% 내지 30 wt%에 상당하며; 그리고
- 결합제 조성물은 결합제 조성물 중량의 40 wt% 내지 60 wt% 양의 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 코폴리머 및 결합제 조성물 중량의 60 wt% 내지 40 wt% 양의 자체-가교가능한 아크릴 코폴리머의 혼합물을 포함하거나 이들로 이루어진다.
결합 조성물은 첨가제 이를테면 광물 충전제 입자, 내수제 또는 발수제, 살생물제, 내화제 및/또는 안료와 더 혼합될 수 있다. 이러한 첨가제는 부직포의 중량에 대하여 0 내지 50 wt%에 이를 수 있다. 특정 실시예들에서, 이러한 첨가제는 결합 조성물의 중량에 대하여 0 내지 50 wt%에 이를 수 있다.
광물 충전제 입자는 칼슘 카보네이트, 칼슘 설페이트, 점토, 카올린, 모래, 탈크, 운모, 유리 분말, 티타늄 디옥사이드, 마그네슘 옥사이드, 알루미나, 알루미나 트리히드레이트, 알루미늄 히드록사이드, 안티몬 옥사이드, 실리카, 실리케이트 등으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 충전제의 치수는 통상적으로 그것이 섬유 매트를 실질적으로 침투할 수 있도록 하는 정도이다. 예를 들어, 광물 충전제는 약 0.1㎛ 내지 약 10㎛, 바람직하게는 약 0.5㎛ 내지 약 5㎛의 d50을 갖는 입자일 수 있다.
그러나, 본 발멸자들은 놀랍게도 부직재가 없거나 거의 없는 광물 충전제가 매트 페이서가 개선된 기계적 결합력을 갖게 한다는 것을 발견했다. 이론에 구애되지 않고, 부직재의 섬유들 간 공극들 및 세공들의 크기가 증가되고, 그에 따라 석고 결정들 간 맞물림이 개선되는 것으로 여겨진다. 따라서, 바람직한 실시예에서, 본 발명의 매트는 광물 충전제가 없거나 거의 없다.
특정 실시예들에서, 결합제 조성물은 플루오르화 폴리머와 같은 하나 이상의 내수제 또는 발수제를 포함할 수 있다. 플루오르화 첨가제의 양은 부직포의 총 중량을 기준으로 하여 0.1 wt% 내지 5 wt%, 바람직하게는 약 0.2 wt% 내지 2 wt%로 달라질 수 있다. 플루오르화 폴리머는 예를 들어 아크릴 코폴리머와 과플루오르화 아크릴레이트의 유화액일 수 있다. 다른 적합한 내수 첨가제는 폴리(비닐 알콜), 용융 왁스, 유화 왁스/아스팔트, 유화 왁스, 아스팔트, 금속 비누, 수지, 폴리실록산 및 합성 열가소성 합성 물질 이를테면 폴리비닐클로라이드, 및 폴리비닐아세테이트를 포함하지만, 이것에 한정되지는 않는다. 그러나, 특정 실시예들에서, 결합제 조성물이 구술한 발수제를 포함하지 않는다는 것이 예상된다. 추가 실시예들에서, 매트는 광물 충전제 및 발수제가 (거의) 없다.
내화 첨가제의 예들은 안티모니계 제제 이를테면 안티모니 트리옥사이드, 히드로마그네사이트, 알루미늄 히드록사이드, 마그네슘 히드록사이드, 할로게화제, 니트로겐 및/또는 포스포러스 화합물 이를테면 폴리포스페이트를 포함한다. 내화 첨가제의 양은 범위가 매트의 약 0.03 wt% 내지 약 10 wt%에 이를 수 있다.
살생물제로서, 가장 보편적인 화합물은 살균력을 갖고 당업계에 주지되어 있다. 통상적으로, 살생물제는 총 부직물 중량의 0.01 wt% 내지 5 wt%, 바람직하게는 0.1 wt% 내지 2 wt% 양으로 결합제 조성물과 함께 첨가된다.
특정 실시예들에서, 본 출원에 설명된 섬유 매트는 매트의 총 평량이 80g/㎡ 내지 160g/㎡, 바람직하게는 90g/㎡ 내지 140g/㎡, 더 바람직하게는 110g/㎡ 내지 130g/㎡임을 제시할 수 있다.
특정 실시예들에서, 매트의 최종 중량을 기준으로 하여, 내측 플라이는 약 30 g/㎡ 내지 약 120 g/㎡에 상당하고, 외측 플라이는 약 10 g/㎡ 내지 약 70 g/㎡에 상당하며, 결합제 조성물은 약 20 g/㎡ 내지 약 60 g/㎡에 상당하다.
본 발명의 섬유 매트의 인장 강도/평량 비를 고려할 때, MD로 12000N/m, 및 120g/㎡의 중량으로 계산할 때 대기 조건(23°C; 50%RH)에서 바람직하게는 적어도 100이고, 바람직하게는 2시간 액침 이후 적어도 50이다.
소수성 특성들 및 고 인장 강도에 관해 위에서 언급한 속성들에 더하여, 본 발명의 매트는 플라스터 보드에 대해 사용되는 전통적인 페이퍼 라이너보다 열화 속성들에 보다 양호한 반응을 제공할 수 있다. 매트 내 유기 재료의 바람직하게는 100g/㎡ 미만의 제한된 양으로 인해, 매트의 표면 총 발열량(EN ISO 1716에 따라 MJ/㎡로 표현됨)이 전통적인 페이퍼 라이너 중 하나보다 낮을 수 있다. 게다가 매트 내 유기물 함량 제한 및 광물 섬유에 의한 매트의 보강의 조합, 본 발명의 매트를 포함하는 보드는 내화 테스트에 보다 양호한 거동을 보일 수 있다.
2. 매트 페이서를 제조하기 위한 방법
본 발명의 매트 페이서는 특정 결합 조성물을 첨가하여 스크린 또는 스크린 어셈블리 상에 섬유 부유물을 습식 위치시켜 웹을 형성하는 단계 및 웹에서 물을 드레인하여 플라스터 보드의 제조 시 의도된 사용을 위해 요구되는 바람직한 흡수값을 유지하면서 플라이들 간 결합 강도가 증가된 것 및 보다 가볍고, 얇으며, 강한 것과 같은 개선된 특징들을 갖는 매트 페이서를 생산하는 단계를 포함하는 방법에 의해 획득된다.
일반적으로, 부직재의 적어도 하나의 플라이 및 결합제 조성물을 포함하는 매트 페이서를 제조하기 위한 방법은 통상적으로 다음 단계들을 포함한다:
- 스크린 상에 섬유 부유물을 습식 위치시켜 웹을 형성하는 단계;
- 웹을 건조시키는 단계;
- 웹을 슬러리 조성물 용액에 함침시키는 단계; 및
- 함침된 웹을 건조시키는 단계.
바람직하게는 함침 단계는 사이즈 프레스(size press)에서 이루어진다.
2.1 슬러리 조성물
슬러리 조성물은 건조 함유물이 10 wt% 내지 50 wt%인 슬러리 조성물을 수득하기 위해 혼합 탱크에서 임의적 충전제와 결합제를 그리고 물과 이전 섹션에서 언급한 첨가제를 혼합함으로써 제조된다.
위에서 언급된 바와 같이, 본 발명의 매트 페이서의 몇몇 바람직한 속성을 개선하는 것을 가능하게 하기 위해 몇몇 다른 화합물이 결합제 조성물에 추가될 수 있다.
2.2 스크린들
이중 스크린 어셈블리의 사용은 부직포의 하단 면 상에 엠보싱 패턴을 형성하지 않을 뿐만 아니라, 특정 거칠기를 야기하는 엠보싱 패턴의 표면 상에 섬유를 특정하게 재배열하는 것에 대한 책임이 있을 것으로 예상된다. 따라서, 매트 페이서가 엠보싱 패턴을 갖는 것 그리고 그에 따라 특정 표면 거칠기를 갖는 것이 바람직하든 아니든지에 관계 없이, 본 발명의 매트 페이서는 하나보다 많은 스크린을 포함하는 스크린 어셈블리를 사용함으로써, 예를 들어 단일 스크린 대신 이중 스크린 어셈블리 상에 섬유 부유물을 습식 위치시킴으로써 획득될 수 있다.
이 경우, 본 발명의 방법은 다음 단계들을 포함할 수 있다:
- 스크린 또는 스크린 어셈블리 상에 섬유 부유물을 습식 위치시켜 웹을 형성하는 단계;
- 엠보싱 패턴을 생성하여 표면이 60 ㎛미만, 바람직하게는 10㎛내지 60㎛, 더 바람직하게는 12㎛내지 40㎛또는 심지어 12㎛미만의 거칠기(Sa)를 갖게 하기 위해 웹에서 물을 드레인하는 단계;
- 상기 엠보싱 패턴을 갖는 웹을 건조시키는 단계;
- 웹을 슬러리 조성물 용액에 함침시키는 단계; 및
- 함침된 웹을 건조시키는 단계.
이중 스크린 어셈블리는 제1 스크린(베이스 스크린) 및 그것 상에 겹쳐 놓이는 제2 스크린을 포함하되, 페이서의 내측 플라이는 제2 스크린 바로 위에 얹혀지고, 그 후 페이서의 외측 플라이가 내측 플라이 위에 형성된다.
이러한 제1 베이스 스크린은 얇은 실들 및 얇은 메쉬를 포함하는 반면 제2 스크린은 보다 조제의 실들 및 보다 조제의 메쉬를 포함한다. 겹쳐 놓인 스크린들은 물이 보다 조제의 메쉬의 세공들을 통해 드레인될 때 섬유의 배향을 변형시킨다.
바람직하게는, 제1 베이스 스크린의 씨실 및 날실/cm의 수가 제2 스크린의 것보다 크다. 바람직하게는, 제1 베이스 스크린은 제2 스크린 보다 적어도 4배를 초과하는 씨실 및 날실/cm를 함유한다.
따라서, 본 발명에 따른 매트 페이서를 생산하기 위한 방법의 바람직한 실시예에서:
- 제1 베이스 스크린은 15 씨실/cm 내지 50 씨실/cm, 바람직하게는 20 씨실/cm 내지 35 씨실/cm, 더 바람직하게는 32 씨실/cm, 그리고 15 날실/cm 내지 50 날실/cm, 바람직하게는 20 날실/cm 내지 35 날실/cm, 더 바람직하게는 32 날실/cm을 포함한다;
- 제2 스크린은 1 씨실/cm 내지 15 씨실/cm, 바람직하게는 7 씨실/cm, 그리고 1 날실/cm 내지 15 날실/cm, 바람직하게는 약 6.3 날실/cm을 포함한다;
- 제1 베이스 스크린과 제2 스크린 사이의 1㎠당 세공의 비는 적어도 10, 바람직하게는 약 23.2이다.
바람직하게는, 제1 베이스 스크린의 씨실의 직경은 제1 베이스 스크린의 날실의 직경보다 작다.
따라서, 본 발명의 바람직한 실시예에서,
- 제1 베이스 스크린은 0.1 mm 내지 0.4 mm,바람직하게는 0.18 mm와 동일한 직경을 갖는 씨실 및 0.1 mm 내지 0.4 mm, 바람직하게는 0.22 mm의 직경을 갖는 날실를 포함하며; 그리고
- 제1 베이스 스크린은 0.3 mm 내지 1.2 mm,바람직하게는 0.7 mm와 동일한 직경을 갖는 씨실 및 0.3 mm 내지 1.2 mm, 바람직하게는 약 0.75 mm의 직경을 갖는 날실를 포함한다.
본 출원에 설명된 섬유 매트는 석고 보드를 위한 페이서로서 사용될 수 있다. 석고 보드는 하나 이상의 매트를 구비할 수 있다. 특정 실시예들에서, 석고 보드는 본 출원에 설명된 바와 같은 제1 매트, 및 제2 매트를 구비할 수 있다. 제2 매트는 또한 내측 및 외측을 가질 수 있고, 상기 내측은 석고 코어와 접촉하거나 그렇게 의도되고 외측은 석고 코어에서 먼쪽을 향한다. 제1 및 제2 매트는 통상적으로 각각, 보드의 전면 및 이면 상에 제공된다.
제1 및 제2 매트들은 제1 매트가 석고 코어 둘레에 둘러싸일 수 있음에 따라 서로 겹칠 수 있다. 이는 석고 보드의 제조 산업 내에 주지된 기술이다.
제1 및 제2 매트 페이서들은 상이한 섬유 조성의 동일한 조성을 가질 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 매트들은 동일한 화학 조성을 갖는다.
제1 및 제2 매트 페이서들의 내측들은 또한 60 ㎛미만, 바람직하게는 10㎛내지 60㎛, 더 바람직하게는 12㎛내지 40㎛또는 심지어 12㎛미만의 동일한 표면 거칠기(Sa)를 갖는 엠보싱 패턴을 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 제1 및 제2 매트들은 엠보싱 패턴을 갖는다.
엠보싱 패턴을 갖는 매트를 제조하는 적합한 방법은 다음을 포함할 수 있다:
- 스크린 또는 스크린 어셈블리 상에 제1 섬유 부유물을 습식 위치시켜 웹을 형성하는 단계;
- 그 다음 웹의 외측 상에 제2 현탁물을 습식 위치시키고, 동시에 웹에서 드레인하여, 웹의 내측 상에, 원하는 엠보싱 패턴을 생성하는 단계;
- 웹을 건조시키는 단계;
- 웹을 슬러리 조성물 용액에 함침시키는 단계;
- 함침된 웹을 건조시키는 단계.
이러한 방법은 위에서 개시된 바와 같은 스크린 어셈블리의 사용을 수반할 수 있다.
통상적으로, 함침 단계에서, 섬유 매트는 액침 또는 침지에 의해 액체 또는 포말 접착제로서 슬러리 조성물에 흠뻑 젖어든다. 과잉 접착제는 사이즈-프레스 어플리케이터를 사용하여 닙 롤(nip roll)에서 제거된다. 접착제는 또한 스프레이에 의해 일면 또는 양면 상에 정착될 수 있다. 일면 상의 스프레이의 경우, 섬유 매트를 지지하기 위해 컨베이어 벨트가 사용될 수 있고, 액체 접착제의 섬유 매트에의 침투성이 스프레이의 반대측 상의 그리고 컨베이어 벨트 밑에 위치되는 진공 펌프에 의해 개선될 수 있다. 모든 경우, 액체 접착제는 표면 위에 균일하게 정착되고 섬유 매트의 두께 전체에 걸쳐 침투하여, 매트 내 모든 섬유가 전체로 또는 부분적으로 접착제와 접촉하게 된다. 따라서, 함침 공정에 의해 도포될 때 결합제 조성물은 부직재에 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%, 더 바람직하게는 적어도 99% 침투할 수 있다.
이미 언급한 바와 같이, 본 발명의 매트 페이서는 하나보다 많은 플라이를 가질 수 있다, 즉 그것은 단일 또는 다층 부직재일 수 있다. 그것은 바람직하게는 2개의 플라이 직물이며, 여기서 부직포의 외측이 석고 코어의 반대측에 있다. 이 경우, 내측 플라이 및 외측 플라이는 동일한 결합제 조성물로 결합될 수 있다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 매트는 두 개의 플라이를 갖되, 여기서 결합제 조성물은 부직재에 적어도 90%, 바람직하게는 적어도 95%, 더 바람직하게는 적어도 99% 침투한다.
습윤 지역에 적합한 석고 보드의 제조를 위한 이러한 부직포의 용도는 본 발명의 다른 측면이다.
3. 석고 보드 또는 플라스터 보드
본 출원의 다른 측면은 본 출원에 설명된 바와 같은 섬유 매트로 덮여 있는 적어도 하나의 측을 갖는 석고 코어를 포함하는 석고 보드에 관한 것이다.
본 발명의 플라스터 보드는 특히 습윤 환경 또는 습한 환경에서 사용되기에 적합하다. 그것은, 습윤 지역 습한 지역에 대해 유사한 보드들과 비교할 때, 양호한 발수 속성들을 유지하면서, 보다 양호한 기계적 저항성을 가질 수 있다. 그것은 낮은 표면 거칠기를 가짐에도 불구하고, 석고 코어와 페이서 사이 개선된 결합 강도를 보일 수 있다. 따라서, 그것은 마감 제품들 및 접착을 위해 고체 기판을 제공할 수 있고, 또한 직접 도색될 수 있다.
본 출원에 설명된 바와 같은 석고 보드는 위에서 설명된 바와 같이 그리고 아래에서 더 설명될 바와 같이 결합제 조성물 및 부직포를 포함하는 섬유 매트를 구비한다.
3.1 결합제 조성물
따라서, 제1 실시예에서, 상기 석고 보드의 섬유 매트는 부직재의 적어도 하나의 플라이 및 결합제 조성물을 포함하고, 상기 결합제 조성물은 매트의 총 중량의 10 wt% 내지 40 wt%에 상당하다.바람직한 실시예에서, 상기 석고 보드의 섬유 매트는 부직재의 적어도 하나의 플라이 및 결합제 조성물을 포함하고, 상기 결합제 조성물은 매트의 총 중량의 20 wt% 내지 30 wt%에 상당하되, 결합제 조성물의 비닐 에스테르 코폴리머는 아크릴 비닐 에스테르 코폴리머, 보다 구체적으로 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르인 코모노머 및 아크릴레이트 모노머인 코모노머로부터 수득되는 코폴리머이며; 상기 코폴리머는 결합제 조성물에 결합제 중량의 40 wt% 내지 60 wt% 양으로 존재한다. 바람직하게는, 아크릴 비닐 에스테르 코폴리머는 5 내지 20 탄소 원자, 바람직하게는 7 내지 15 탄소 원자 사슬 길이를 갖는 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머를 포함하고, 상기 코모노머는 아크릴 비닐 에스테르 코폴리머에 상기 코폴리머 중량의 40 wt% 내지 50 wt% 존재한다.
바람직한 실시예에서, 상기 석고 보드의 섬유 매트는 부직재의 적어도 하나의 플라이 및 결합제 조성물을 포함하고, 상기 결합제 조성물은 매트의 총 중량의 10 wt% 내지 40 wt%에 상당하고, 바람직하게는 상기 결합제는 매트의 총 중량의 15 wt% 내지 35 wt%에 상당하며, 훨씬 더 바람직하게는 상기 결합제 조성물은 매트의 총 중량의 20 wt% 내지 30 wt%에 상당하며, 그리고 상기 결합제 조성물은 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 코폴리머를 포함하고, 상기 코폴리머는 결합제 조성물 중량의 25 wt% 내지 100 wt%, 바람직하게는 결합제 조성물 중량의 30 wt% 내지 70 wt%, 더 바람직하게는 결합제 조성물 중량의 40 wt% 내지 60 wt%의 양으로 존재한다.
특정 실시예들에서, 본 출원에 설명된 바와 같은 석고 보드는 그것의 석고 코어에 그리괴/또는 결합제 조성물에, 첨가제들, 이를테면 광물 충전제 입자(예를 들어, 열화 속성들 양자를 위해 점토 그리고 실리콘 및 히드로 속성들을 위해 촉매로서), 내수제 또는 발수제, 살생물제, 내화제 및/또는 안료를 더 포함한다.
바람직하게는, 본 출원에 설명된 바와 같은 석고 보드는 결합제에 또는 매트 조성물에 광물 충전제가 없거나 거의 없다. 이러한 방식으로, 부직재의 섬유들 간 공극들 및 세공들의 사이즈가 증가되어, 석고 결정들과의 맞물림이 개선되고, 그로 인해 섬유 매트 및 코어 간 결합이 향상되어 건조한 환경 및 습한 환경 양자에서, 섬유 매트 및 석고 코어 사이 계면에 보다 양호한 전단 저항을, 그리고 그에 따라 그것을 포함하는 보드에 보다 양호한 굽힘 강도를 부여할 수 있다.
3.2 직물 내 섬유들
플라스터 보드 내 섬유의 일반적인 역할을 석고 코어에 기계적 보강을 제공하는 것이다. 석고 보드가 시스템 내 제약들을 가장하는 굽힘 응력에 노출될 때, 이러한 석고 보드의 극단층들은 높은 수준의 인장 응력을 받게 된다. 따라서, 석고 코어를 하나 이상의 강한 매트 페이서로 둘러싸는 것이 중요하며, 이는 보드가 균열 또는 파단하는 것을 방지하도록 도울 수 있다.
이에 한정되는 것은 아니지만 셀룰로오스(계) 섬유 및/또는 유리 섬유를 포함하여, 상이한 유형들의 섬유가 사용될 수 있다.
셀룰로오스 섬유의 경우, 주요 목적은 설치 시 핸들링하기 좋고 가렵게 하지 않는, 그리고 모든 유형의 마감 모드들 및 접착과 혼화가능한 보드를 제공하기 위해, 석고 코어를 보드의 외측 상에 강하고, 내구성이 있으며, 부드러운 표면으로 둘러싸는 것이다. 존재할 때, 외측 플라이 내 셀룰로오스 섬유의 역할은 또한 보드가 혼합 이후 적층될 때 석고 플러리에 양호한 견고성을 부여하는 것이다.
한편, 플라스터 보드의 매트 내 유리 섬유의 역할은 세 가지 면으로 여겨질 수 있다: (i) 습인장 강도를 보강하는 것, (ii) 유리 섬유들 간 간극들 간 석고 결정들의 맞물림으로 인해 석고 코어와의 계면에서 양호한 기계적 결합성을 보장하는 것, 및 (iii) 최종적으로 습윤한 변화에 관해 섬유 매트를 안정화시키는 것.
본 발명에서, 섬유의 상이한 유형 및 각각의 양은 석고 보드에 원하는 속성들을 제공하도록 선택될 수 있다.
따라서, 일 실시예에서, 석고 보드는 유기 섬유, 광물 섬유, 합성 폴리머 섬유, 및 이들의 혼방으로부터 선택되는 섬유를 갖는 섬유 매트를 포함하되, 상기 광물 섬유는 유리 섬유 및/또는 현무암이고, 상기 합성 폴리머 섬유는 폴리아미드, 폴리아라미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌의 군으로부터 선택되는 폴리머 섬유이고/이거나, 상기 유기 섬유는 목재 펄프, 면 섬유, 사이잘(sisal), 마닐라삼(abaca), 비스코스, 레이오, 및 리오셀(lyocell)을 포함하여 셀룰로오스계 섬유이며, 이는 부직재 중량의 25 wt% 초과, 30 wt% 초과, 40 wt% 초과, 바람직하게는 50 wt% 초과에 상당하다.
바람직한 실시예에서, 상기 석고 보드의 섬유 매트는 광물 섬유 및 유기 섬유를 포함하되, 여기서 유기 섬유의 양은 섬유 조성의 총 중량의 40 wt% 내지 100 wt%, 섬유 조성의 총 중량에 관해 바람직하게는 40 wt% 내지 85 wt%, 더 바람직하게는 50 wt% 내지 75 wt%, 훨씬 더 바람직하게는 60 wt% 내지 70 wt%의 유기 섬유로 달라진다.
바람직한 실시예에서, 상기 석고 보드의 섬유는 유리 섬유 및/또는 셀룰로오스계 섬유로 이루어진다.
얇은 유리 섬유를 갖는 섬유 매트는 보다 조제의 유리 섬유를 갖는 다른 섬유 매트보다 증가된 인장 강도를 제공할 수 있다. 따라서, 섬유 매트는 위에서 설명된 바와 같이, 조정된 직경의 섬유를 가질 수 있다.
3.3 엠보싱 패턴
특정 실시예들에서, 상기 석고 보드는 두 개의 측, 즉 석고 코어와 접촉하는 내측 및 석고 코어에서 먼쪽을 향하는 외측을 갖는 섬유 매트를 포함하되, 매트의 적어도 일측 상에 엠보싱 패턴이 형성, 바람직하게는 매트의 내측에 엠보싱 패턴이 형성된다. 보다 바람직한 실시예에서, 엠보싱 패턴이 매트의 두 개의 측 상에 형성된다.
바람직한 실시예에서, 석고 코어의 양측은 특정 표면 거칠기(Sa)를 포함하되, 내측의 표면 거칠기는 외측의 표면 거칠기보다 높으며, 이들은 각각 10 ㎛내지 40 ㎛, 그리고 12 ㎛미만이다.
이전에 설명된 바와 같이, 매트 페이서는 적어도 하나의 플라이, 바람직하게는 하나의 플라이, 훨씬 더 바람직하게는 두 개의 플라이를 갖는다. 두 개의 플라이 구성은 하나의 외측 플라이가 보다 안전한 핸들링 및 마감 및 접착 제품과의 혼화성을 위해 최적화되고, 내측 플라이가 석고 코어와 강하고 내구성 있게 기계적 결합하기 위해 최적화된, 비대칭 섬유 매트를 설계하는 것을 가능하게 하는 추가 이점을 제공한다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 석고 보드는 부직재의 두 개의 플라이, 즉 이전에 정의된 바와 같이 석고 코어와 접촉하는 내측 플라이, 및 석고 코어의 반대측 상에 있는 외측 플라이를 갖고, 내측 플라이의 조성이 외측 플라이의 조성과 상이한 섬유 매트를 포함한다.
바람직하게는, 내측 플라이는 유기 섬유 및 광물 섬유의 혼방물을 포함하고, 상기 섬유들은 혼방물에 50% 내지 60%의 유기 섬유 대 40% 내지 50%의 광물 섬유 비로 존재하고, 외측 플라이는 90% 초과 또는 95% 초과, 또는 100%까지의 유기 섬유를 포함한다.
게다가, 상기 석고 보드가 두 개의 플라이를 갖는 섬유 매트를 포함할 때, 이러한 플라이들은 바람직하게는 상기 조성물, 바람직하게는 수지성 조성물, 더 바람직하게는 자체-가교가능한 조성물 및/또는 소수성 조성물인, 동일한 결합제 조성물로 결합된다.
놀랍게도 매트의 내층 표면이 엠보싱되었을 때 엠보싱되지 않은 표면과 비교하여 거칠기가 보다 높은 것을 관찰하였다. 따라서, 이의 표면 상에 특정 거칠기를 갖는 엠보싱 패턴의 조합은 석고 코어에 대한 매트의 고정력을 강하게 개선하게 된다. 부직포의 외측 플라이는 엠보싱 패턴을 의도하는 것이 바람직할 수 있다 있더라도, 일반적으로는 엠보싱되지 않는다. 따라서, 본 발명의 특정 실시예에서, 부직포의 양측(내측 및 외측)은 엠보싱 처리되어, 보다 양호한 결합력, 예를 들어 보드의 외측 플라이 상의 부지 상에 뿐만 아니라 외부 단열 마감 시스템(EIFS)에 도포되는 접착제에 의해 양호한 결합력을 실현하는 것을 가능하게 한다.
3.4 코어 또는 결합제 조성물에 대한 첨가제
석고 외에, 본 발명의 보드들의 석고 코어는 그것의 코어 및/또는 그것의 섬유 매트에 내수제 및/또는 내화제를 더 포함할 수 있다.
따라서, 바람직한 실시예에서, 상기 석고 보드의 석고 코어는 다음을 포함한다:
- ASTM 방법의 C-473에 따라 그리고/또는 EN 520 방법의 섹션 5.9.2.에 따라 테스트할 때, 코어가 약 10% 미만, 바람직하게는 약 5% 미만, 보다 바람직하게는 약 3% 미만의 물을 흡수하게 하는 충분한 양의, 최소한의 내수 첨가제,
- 보드가 적어도 약 1시간의 ASTM E-119 및/또는 C36-95 내화 정격을 달성하게 하는 충분한 양의, 최소한의 내화 첨가제, 및/또는
- 스플리팅 이후 수중에서:
- d10이 1㎛내지 2㎛이고,
- d50이 5㎛내지 35㎛이고, 바람직하게는 5㎛내지 20㎛이고, 더 바람직하게는 d50이 5㎛내지 10㎛이거나, 또는 d50이 10㎛내지 35㎛이고, 바람직하게는 10㎛내지 20㎛이거나 d50이 20㎛내지 35㎛이고/이거나,
- d90이 35㎛내지 85㎛, 바람직하게는 d90이 35㎛내지 50㎛이거나, d90이 50㎛내지 85㎛이게 하는 특정 입도 분포를 갖는(레이저 미립자측정법을 통해 측정할 때) 입자로부터 상기 수화가능한 칼슘 설페이트가 수득되는, 경화성 수화가능한 칼슘 설페이트.
바람직하게는, 상기 수화가능한 칼슘 설페이트는, 입자의 약 100%가 60㎛ 미만의 공극들에 들어맞고 스투코(stucoo) 입자의 적어도 약 90%가 40㎛ 미만의 공극들에 들어맞거나, 입자의 약 90%가 60㎛ 미만의 공극들에 들어맞고 스투코 입자의 약 70%가 40 ㎛ 미만의 공극들에 들어맞게 하는, 특정 입도 분포(중량 기준)를 갖는다.
실리콘 유도체 또는 왁스와 같은 내수 첨가제는 통상적으로 직물에 도입되어 석고 보드의 소수성을 증가시킨다. 석고 보드의 내수성은 통상적으로 표준 ASTM C-473 또는 EN-520 또는 EN15　283-1에 따라 보드로의 액상수의 최대 허용된 흡수를 특징으로 한다. 내수 첨가제의 예들은 폴리(비닐 알콜), 용융 왁스, 유화 왁스/아스팔트, 유화 왁스, 아스팔트, 금속 비누, 수지, 폴리실록산 및 합성 열가소성 합성 재료, 몇 가지 예를 들자면, 이를테면 폴리비닐 클로라이드 또는 폴리비닐아세테이트를 포함한다. 내수 첨가제의 양은 석고 코어의 총 중량을 기준으로 하여 0.05 wt%내지 약 5 wt%에서 달라질 수 있다.
내화 첨가제의 예들은 광물 섬유(유리 섬유, 현무암 섬유), 및 광물 충전제(점토, 질석, 실리카, 알루미나)를 포함한다. 내화 첨가제의 양은 약 0.03 wt% 내지 약 10 wt%일 수 있다.
습윤 지역 석고 보드에 특히 요구되는, 살생물제와 같은 추가 첨가제가 사용될 수 있다. 발포제도 또한 통상적으로 석고 코어 슬러리에 사용되는데, 이는 총 코어 중량을 감소시키기 위함이다. 통상적인 석고 코어 중량 밀도는 범위가 700 kg/m3에서 1000 kg/m3에 이른다. 농집 또는 유동 첨가제도 또한 통상적으로 사용되는데, 이는 석고 슬러리의 레올로지를 조절하기 위함이다. 이들은 각각 농집화제로서 카복시메틸셀룰로오스(CMC), 하이드록시메틸셀룰로오스(HMC), 하이드록시에틸셀룰로오스(HEC), 전분, 구아 검이고, 유동화제로서 폴리카복실레이트 에테르일수 있다. 전분, CMC, HMC 또는 HEC도 또한 사용되는데, 이는 석고 코어와 매트 페이서 사이에 더 나은 결합력을 부여하기 위함이다.
3.5 보드들의 속성들
본 출원에 설명된 석고 보드는 12.5mm 보드 및 120g/㎡ 매트 중량에 대해 MD로 660N의 파괴 하중으로 계산할 때 대기 조건(23℃; 50%RH)에서 적어도 5.5의, 그리고 습한 조건(30°C; 90%RH)에서 적어도 5의 상기 매트의 굽힘 강도/평량비를 가질 수 있다.
특정 실시예들에서, 석고 보드의 섬유 매트의 총 평량은 범위가 80g/㎡ 내지 160g/㎡, 바람직하게는 90g/㎡ 내지 140g/㎡, 더 바람직하게는 110g/㎡ 내지 130g/㎡에 이른다.
본 출원에 설명된 석고 보드의 특정 실시예들에서, 섬유 매트는 내측 플라이 및 외측 플라이를 포함하되; 내측 플라이는 약 30 g/㎡ 내지 약 120 g/㎡에 상당하고, 외측 플라이는 약 10 g/㎡ 내지 약 70 g/㎡에 상당하며, 결합제 조성물은 약 20 g/㎡ 내지 약 60 g/㎡에 상당하다.
본 발명의 매트를 포함하는 보드는 곰팡이 증식의 위험에 관해 함침된 매트 및 석고 코어 양자에 살생물제로 처리될 수 있다. 이러한 이중 보호로 인해, 상기 매트를 갖는 보드는 ASTM D3273에 따라 10/10의 등급을 달성할 수 있으며, 이는 곰팡이 저항의 가장 최고 등급이다.
4. 석고 보드를 제조하기 위한 방법
본 발명은 또한 본 출원에 설명된 바와 같은 석고 보드의 제조 방법, 및 특히 습윤 지역, 이를테면 예를 들어 욕실, 부엌, 또는 세탁실에서의 건축재로서의 이의 용도에 관한 것이다. 상기 석고 보드는 임의의 습윤 지역, 실내 또는 실외에서 사용될 수 있다.
본 발명의 보드의 제조 방법은 매우 간단할 수 있는데, 이는 통상적인 벽판 라인 상에서 수행될 수 있기 때문이다. 특히, 이전에 공지된 기술들과 비교하여, 플라스터 슬러리의 점도를 특히 조절할 필요가 없는데, 이는 석고가 매트-페이서를 실질적으로 침투하지 않도록 플라이가 일반적으로 함침된 외측 플라이에 의해 차단된 다공성을 보이기 때문이다.
석고 보드 제조 방법은 통상적으로 플라스터 슬러리를 본 발명의 하나 이상의 매트-페이서에, 바람직하게는 이러한 매트의 내측 플라이에 정착시키는 단계를 포함한다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 석고 보드는 두 개의 매트를 포함한다. 따라서, 상기 플라스터 보드를 생산하기 위한 각각의 방법은 제1 부직포로 아직 덮히지 않은 석고 측 상을 제2 부직포(매트)로 덮는 추가 단계를 포함한다.
임의로, 본 발명의 석고 코어를 생산하기 위한 방법은 또한 플라스터 슬러리에 이전에 명시된 양으로 원하는 첨가제를 혼합시키는 단계를 포함한다.
본 발명의 석고 코어를 생산하기 위한 방법은 또한 본 발명에 따라 매트 페이서를 생산하기 위한 방법을 포함할 수 있다. 따라서, 보다 바람직한 실시예에서, 상기 방법은 또한 다음 단계들을 포함할 수 있다:
- 스크린 상에 섬유 부유물을 습식 위치시켜 웹을 형성하는 단계;
- 웹을 슬러리 조성물 용액에 함침시키는 단계; 및
- 함침된 웹을 건조시키는 단계.
바람직하게는 함침 단계는 사이즈 프레스에서 이루어진다.
이전에 언급한 바와 같이, 본 발명의 보드는 바람직하게는 매트 페이서의 측들 중 적어도 하나의 측 상에 엠보싱 패턴을 포함한다. 따라서, 본 발명의 보다 바람직한 실시예에서, 상기 보드를 생산하기 위한 방법은 다음 단계들을 포함한다:
- 스크린 또는 스크린 어셈블리 상에 섬유 부유물을 습식 위치시켜 웹을 형성하는 단계;
- 엠보싱 패턴을 생성하여 표면이 60 ㎛미만, 바람직하게는 10㎛내지 60㎛, 더 바람직하게는 12㎛내지 40㎛또는 심지어 12㎛미만의 거칠기(Sa)를 갖게 하기 위해 웹에서 물을 드레인하는 단계;
- 상기 엠보싱 패턴을 갖는 웹을 건조시키는 단계;
- 웹을 슬러리 조성물 용액에 함침시키는 단계; 및
- 함침된 웹을 건조시키는 단계.
이전에 언급한 바와 같이, 본 발명의 보드는 바람직하게는 하나보다 많은 매트, 바람직하게는 두 개의 매트 페이서를 포함한다. 제1(및 임의적 제2) 매트 페이서들의 내측들은 또한 60 ㎛미만, 바람직하게는 10㎛내지 60㎛, 더 바람직하게는 12㎛내지 40㎛또는 심지어 12㎛미만의 동일한 표면 거칠기(Sa)를 갖는 엠보싱 패턴을 포함할 수 있다. 본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 플라스터 보드를 생산하기 위한 방법은 다음 단계들을 포함한다:
- 스크린 또는 스크린 어셈블리 상에 제1 섬유 부유물을 습식 위치시켜 웹을 형성하는 단계;
- 그 다음 웹의 외측 상에 제2 현탁물을 습식 위치시키고, 동시에 웹에서 드레인하여, 웹의 내측 상에, 원하는 엠보싱 패턴을 생성하는 단계;
- 웹을 건조시키는 단계;
- 웹을 슬러리 조성물 용액에 함침시키는 단계;
- 함침된 웹을 건조시키는 단계.
이러한 제조 방법은 유리하게는 이미 개시된 바와 같은 스크린 어셈블리의 사용을 포함한다.
5. 석고 보드를 포함하는 시스템
본 발명의 석고 보드는 다양한 용도로, 실내 및 실외 양자에서 사용될 수 있다. 실내 용도의 예로서, 습식 지역 공간에서 샤프트 월 어셈블리(shaft wall assembly), 타일 백킹재(backing material) 뿐만 아니라 칸막이들 및 천장들을 언급할 수 있다.
본 출원에 설명된 바와 같은 석고 보드는 건물의 내부에서 칸막이 또는 샤프트 월 어셈블리 또는 유사한 어셈블리의 부재로서 특히 바람직하게 사용될 수 있다. 이러한 용도에서, 매트-대면 보드는 종래의 종이-대면 석고 코어 보드 또는 샤프트 라이너 패널을 대신해서 특히 이점을 갖고 사용될 수 있으며, 이의 코어는 내화제를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 어셈블리들은 일반적으로 욕실 및 다른 습윤 또는 습한 지역, 엘리베이터의 샤프트의 벽, 계단통 등에서 칸막이들을 형성하는 금속 또는 목재 골조 또는 석고 패널 지지용 스터드들을 포함한다. 본 출원에 설명된 바와 같은 매트 페이서 석고 보드는, 예를 들어, 샤프트 라이너 패널로서 사용될 수 있다. 이러한 용도로 사용하기 위해, 보드의 코어는 내화성 첨가제를 포함할 수 있다.
본 출원에 참조에 의해 삽입된, US-P-4047355를 샤프트 월 어셈블리에 대하여 상세하게 참조할 수 있다. 본 발명의 석고 보드는 또한 WO-A-02/06605와 유사한 방식으로, 통풍 통로에 유리하게 사용될 수 있다.
본 발명의 석고 보드는 또한 욕실에서 타일 백킹재로서 유리하게 사용될 수 있다. 욕실 벽의 일반적인 구성은 하지의 기부 부재, 예를 들어, 본 발명의 석고 보드의 패널에 부착된 세라믹 타일을 포함한다. 이러한 패널은 산업에서 "타일 백킹 보드" 또는 "타일 백커 (tile backer)"로서 지칭된다. 일반적인 방식에서, 타일 백커의 시트는 내식성 못 또는 나사에 의해 스터드들에 패스닝된다. 그 다음 보드 접합부 및 나사 머리는 표면을, 예를 들어, 도료 또는 세라믹 타일로 마감하기 전에 내수성 화합물에 의해 종래 방식으로 처리된다.
벽 대 벽 및 바닥 대 벽 접합부는 표면을 마감하기 전에 통상의 밀봉재 또는 코르킹 화합물(corking compound)에 의해 추가로 처리될 수 있다.
세라믹 타일 조각은 내수성 접착제 (예를 들어, "매스틱(mastic)") 또는 포틀랜드 시멘트계 접착제(예를 들어, "경화성 모르타르")에 의해 타일 백커 시트에 부착되는데, 후자의 경우는 주로 바닥용이다. 그 후, 타일들 간 공간 및 타일들 및 다른 인접 표면들 간 공간은 내수성 재료("그라우팅(grouting)")으로 채워진다.
본 발명의 석고 보드는 또한 습윤 지역 공간에서의 칸막이 및 천장을 위한 임의의 용도에 유용할 것이다. 또한, 건식 벽체를 포함하여, 본 발명의 보드는 벽판이 유용한 것으로 공지된 임의의 용도로 사용될 수 있다.
실외 용도로서, 특히 루프 데크 시스템(roof deck system) 및 외부 단열 시스템(EIS: Exterior Insulating System) 및 외부 마감 시스템(EFS: Exterior Finishing System)이 언급될 수 있으며, 후자 시스템들은 아래에서 보다 상세하게 개시될 것이다.
본 발명의 석고 보드를 포함하는 통상적인 루프 데크 시스템은 다음과 같다. 이러한 구성에서, 건물 지지 부재들 간에 연장되는 이격된 평행한 트러스들은 일반적으로 트러스들에 패스닝되는 (물결 모양의) 금속 데크를 지지한다. 단열 시트 재료(예를 들어, 팽창 폴리스티렌)의 층들은 물결모양의 금속 데크 상에 배치된다. 본 발명의 석고 보드는 패스너에 의해 물결 모양의 데크에 고정된다. 보드의 접합부는 테이프가 적용되어 통상의 방식으로 밀봉된다. 석고 보드 위에 놓이는 것은 방수 루핑 막(waterproof roofing membrane)이다. 통상적으로 이러한 막은 아스팔트 및 루핑 펠트(roofing felt)의 교대층들을 포함한다. 아스팔트의 겉칠은 상위층으로 덮힐 수 있다.
본원에 참조에 의해 삽입된, US-P-4783942를 루프 데크 시스템에 대하여 상세히 참조할 수 있다. 외부 단열 시스템 및 외부 마감 시스템. EIS 시스템은 단열재의 구성 요소일 수 있으나 통상적으로 설치 현장에서 단열재에 쓰이는 외부 마감재와 하지의 지지면 사이에 개재되는 단열재를 전형적으로 포함한다. EIS 시스템마다, 구조적 세목들 및 부재들의 변화가 존재한다. 예를 들어, 외부 마감재가 단열재에 직접 부착될 수 있지만, 다양한 시스템은 외부 마감재와 단열재 사이에 개재되는 보강재를 포함한다. 보강재는 일반적으로 단열재의 표면에 적합한 마스틱(mastic)으로 부착되는 섬유 유리 보강 직물 또는 메쉬의 하나 이상의 플라이를 포함한다. 일부 시스템에서는 지지 표면이 건물의 외측벽의 외면에 부착된 목재 골조에 부착되는 반면, 다른 시스템에서는 금속 골조가 사용된다. 특정 적용예들에서, 지지면은 예를 들어, 신더 블록들(cinder blocks) 또는 콘크리트 블록들(concrete block)을 포함하는 외측벽의 외면에 직접 부착될 수 있다. 시스템의 부재들을 함께 접착하기 위한 접착제 또는 마스틱은 시스템마다 달라지는 경향이 있으며, 공지되어 있다. 이들은 특별히 제형화된 전매특허 조성물을 통상적으로 포함한다. 기계적으로 패스닝된 단열재도 또한 적합하다. 본 발명의 개선된 지지면은 단열재 및 외부 마감재의 위에 놓이는 플라이들 및 다른 임의적 부재들을 포함하는 EIS 시스템에서 만족스럽고 매우 유리하게 사용될 수 있다. 단열재는 일반적으로 이를 통해 관통하는 채널들이 실질적으로 없다.
EIS 시스템에서의 하나의 유용한 단열재는 양호한 내습 속성들을 갖는 물질인 팽창 또는 발포 폴리스티렌이다. 이것이 바람직하게는 낮은 수증기 투과도를 가지더라도, 이는 방습층은 아니며, 그 대신 통풍될 수 있다. 팽창 폴리스티렌의 강성 패널들이 EIS 시스템에 가장 널리 사용된다. 이러한 패널들은 만족스러운 압축 강도 및 탄성력을 가지며, 현재 각종 두께 및 길이로 시판중이다.
다른 단열재도 또한 EIS 시스템에 사용될 수 있다. 이러한 재료의 예들은 압출 폴리스티렌, 폴리우레탄, 폴리이소시아누레이트, 시멘트계 단열 플라스터, 및 페놀성 발포제를 포함한다. 단열재는 일반적으로 낮은 열 전도성 및 낮은 밀도를 갖는다.
위에서 언급한 바와 같이, 다양한 EIS 시스템은 예를 들어, 단열재와 외부 마감재 사이에 개재되는, 모직물 형태의 보강재를 포함한다. 시스템을 보강하기 위해, 즉 시스템의 충격 강도를 개선하기 위해 유리 모직물이 통상적인 방식으로 사용될 수 있다. 사용되는 유리 직물의 특정 유형 또는 유형들 및 사용되는 이의 플라이들의 수는 바람직한 내충격성에 좌우된다. 시스템에 사용될 수 있는 보강 모직물 또는 직물의 예들은 직조 유리, 유리 섬유 스크림(scrim) 및 유리 섬유 메쉬이다. 코팅은 접착제 알칼리 공격으로부터 보호하기 위해 보강 모직물 또는 직물에 적용될 수 있다. 보강 직물의 설치는 일반적으로 적합한 접착제를 단열재의 표면에 도포함 다음, 그것에 직물을 쓰는 것을 수반한다. 직물의 추가적인 플라이들은 경우에 따라 적용될 수 있다. 시멘트/아크릴 수지는 사용될 수 있는 접착제의 예이다.
외부 마감재는 단열재에 또는 중간면 이를테면, 예를 들어, 위에서 설명된 바와 같은 보강재의 표면에 직접 부착될 수 있다. 외부 마감재는 풍화 특성들을 가지며, 바람직하게는 보기에 매력적이다. 일반적으로, 사용될 수 있는 외부 마감은 물과 혼합되고, 그 다음 하지의 기질 상에 발라지거나 흙손질되는 통상적인 건조 제품이다. 대안적으로, 페이스트형 형태로 이용가능한 아크릴 수지계 조성물을 사용할 수 있다. 적용 이후, 수지는 경화하여 하지의 기판에 단단히 접착하는 단단한 내후성 고형 재료를 형성한다. 이러한 수지 조성물은 다양한 색상으로 시판된다. 이들은 일반적으로 크기가 달라질 수 있는 골재이다. 이는 미세한 것에서부터 조세한 것까지 촉감이 달라질 수 있는 마감재를 적용하도록 하는 특정 조성물을 적용자가 선택할 수 있게 한다. 외부 마감재로서 사용될 수 있는 다른 재료의 예들은, 예를 들어, 모래 및 보다 대형 골재를 포함하여 포틀랜드 시멘트이다.
외부 마감재는 당업계에 공지된 바와 같이, 넓은 범위에 걸쳐 두께가 달라질 수 있으며, 약 2 mm 내지 6 mm의 코팅 또는 층 두께가 대표적이다.
상이한 시스템들은 시스템에 적용되는 상이한 수의 층을 가질 수 있다. 전형적인 하나의 예는 상업용으로 다음과 같다: 스틸 스터드들, 건물 외피(tyvek®), 석고 보드, 접착제용 흙, EPS 단열재, 포틀랜드 시멘트계 접착제용 흙손, 유리 스크림 보장재, 포틀랜드 시멘트계 접착제의 지지 "중간(brown)"칠, 및 최종적으로 포틀랜드 시멘트계 모르타르의 색칠 또는 페인트칠.
본 발명의 석고 보드는 또한 EIS 시스템 이외의 다른 적용예들에서 통상적인 석고 피복을 대신해서 매우 유리하게 사용될 수 있다, 즉 이러한 시스템들은 어떠한 단열재도 갖지 않는다. 따라서, 보드는 위에 놓이는 마감재, 예를 들어, 알루미늄, 목재 외벽널, 플라스터 및 포틀랜드 시멘트로 덮히는 하지의 지지 표면으로서 사용될 수 있다.
수많은 이점은 본 발명의 사용에서 생긴다. 단열재를 통해 연장되는 패스닝 수단 없이 접착제만으로 단열재를 그 위에 부착한 매트-페이서 석고 지지면을 포함하는 EIS 시스템은, 종래의 종이-대면 석고 보드를 포함하는 유사 시스템 보다 높은 인장 강도 또는 응집 강도를 갖는다. 석고 지지 부재의 매트-페이서는 내수성이다. 이러한 개선된 내수성은 석고 지지체의 매트-대면 표면에 직접 단열재를 접착하는데 사용될 수 있는 접착제를 선택하는데 있어서 보다 큰 어플리케이터 유연성을 제공하는데, 이는 수계 접착제의 사용에 의해 직면하는 부작용이 없기 때문이다. 석고 지지체의 매트-페이서는 "못질 가능"하고, 그에 따라 못질을 함으로써 하지의 골조 또는 다른 기질에 용이하게 고정될 수 있다. 본 발명의 개선된 지지면은 시스템의 길이 및 너비 치수 양자에서 개선된 강성 및 강도 균일성을 갖는다. 내수성 코어의 사용을 포함하는 본 발명의 바람직한 실시예는 시스템의 내부 및 외부 양자에서 붕괴에 보다 잘 견디는실질적으로 개선된 내후성 제품을 제공한다. 전체가 본 출원에 참조에 의해 삽입되는, US-P-4647496, US-P-5319900 및 US-P-5552187을 외부 단열 시스템들 및 외부 마감 시스템들에 대하여 상세하게 참조할 수 있다.
본 발명은 추가 이점을 제공한다. 석고 보드의 제조에 사용되는 스투코는 스투코의 출처 및 기원에 따라 상이한 품질들을 갖는 것으로 공지되어 있다. 이는 천연일 수 있거나, 예를 들면어 FGD일 수 있다. 이로 인해, 스투코의 유형과 관계 없이, 상이한 스투코들 간 차이의 임의의 결과를 제거하고 높은 수준의 속성들을 제공하는 페이서가 필요하다. 본 발명은 이러한 페이서를 제공하는데, 이는 미세한 스투코 및 조세한 스투코 양자에 효과적이다. 이론에 구애되지 않고, 본 출원인들은 페이서의 거칠기가 페이서의 섬유(내면/내측 플라이) 내에서 스투코 입자를 적어도 부분적으로(예를 들어, 70%) 얽히게 하도록 한다고 믿는다.
다음 도면들 및 예들은 본 발명의 범위를 제한하지 않고 본 발명을 예시하는 것이다.
예들
예 1: 매트 페이서의 조성
이러한 예는 비교를 위해 본 발명에 따른 매트 페이서 및 기존의 매트 페이서의 몇몇 특이성을 예시한다. 부직재의 2개의 플라이(내측 플라이 + 외측 플라이)를 갖는 11개의 매트 페이서는 다음 공정에 따라 얻었다:
1.1 플라이들의 조성
1.1.1 내측 플라이(IP):
셀룰로오스 섬유, 유리 섬유 및 폴리에스테르 섬유를 포함하는 섬유의 혼방을 다음 양에 따라 제조했다:
셀룰로오스 섬유: 길이가 2.5mm 내지 5mm이고 직경이 약 30 ㎛인, 섬유의 총 중량의 45 wt% 내지 57 wt%,
유리 섬유: 직경 및 길이가 각각: (ⅰ) 23 ㎛및 13mm, 또는 (ⅱ) 11 ㎛ 및6mm인, 섬유의 총 중량의 41 wt% 내지 45 wt%;
PET: 폴리에스테르 PET 섬유(1.7dtx - 6mm)의 섬유의 총 중량의 0 내지 14%.
얻어진 내측 플라이 중량은 66 g/㎡ 내지 79 g/㎡였다.
1.1.2 외측 플라이(OP)
100%의 셀룰로오스 혼방(길이 약 2.5mm 내지 5mm 및 직경 약 15㎛ 내지 30㎛의 섬유)를 사용했다.
얻어진 외측 플라이 중량은 20 g/㎡ 내지 24 g/㎡였다.
1.2 플라이들의 형성
내측 및 외측 플라이들은 EP-A-0 889 151에 설명된 바와 같은 보편적인 습식 공정에 따라 산업용 제지 라인 상에서 제조했다. 이러한 공정에 따르면, 상기 제지 라인은 제1 헤드 박스 및 제2 헤드 박스를 포함하되, 제1 섬유 분산물 및 제2 섬유 분산물이 각각이 이전에 설명된 각각의 조성, 즉 제1 분산물(1.1.1 = IP) 및 제2 분산물(1.1.2 = OP)에 상응하게, 각각 제조된다.
내측 및 외측 플라이들은 단일 스크린(SS) 또는 이중 스크린(DS) 구성 중 어느 하나 상에 형성했다:
1.2.1 단일 스크린(SS): 제1 섬유 분산물을 0.18 mm와 동일한 직경을 갖는 32 날실/cm 및 0.22 mm와 동일한 직경을 갖는 32 씨실/cm를 포함하는 스크린 상에 습식 위치시킴으로써 내측 플라이를 형성했다. 외측 플라이는 제2 섬유 부유물을 외측 플라이 상에 습식 위치시킴으로써 내측 플라이 위에 형성했다.
1.2.2 이중 스크린(DS): 내측 플라이를 다음을 갖는 이중 중첩된 스크린 상에 형성했다:
- 제1 베이스 스크린은 32 날실/cm 및 32 씨실/cm을 포함한다,
- 제2 베이스 스크린은 6.3 날실/cm 및 7 씨실/cm을 포함한다,
- 제1 스크린 및 제2 스크린 간 1c㎡당 세공들의 비는 23.2와 동일하다,
- 제1 베이스 스크린은 0.22mm와 동일한 직경을 갖는 날실 및 0.18 mm와 동일한 직경을 갖는 씨실를 포함한다,
- 제2 베이스 스크린은 0.75mm와 동일한 직경을 갖는 날실 및 0.7 mm와 동일한 직경을 갖는 씨실를 포함한다.
그 다음 외측 플라이를 제2 섬유 부유물을 외측 플라이 상에 습식 위치시킴으로써 내측 플라이 위에 형성했다.
그 다음 어셈블된 플라이들을 사이즈 프레스에서 다음 (i) 결합제 조성물 및 (ii) 첨가제를 포함하는 슬러리에 함침했다:
i) 다음 폴리머 분산물 및/또는 이의 혼합물에 기초한 결합제 조성물. 각 화합물의 양은 결합제 조성물의 총 중량(wt%)을 나타낸다:
- 자체-가교가능한 아크릴 코폴리머 분산물 (I),
- [9 또는 10 탄소의 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 60% 아크릴 및 40% 비닐 에스테르]의 코폴리머 분산물 (Ⅱ),
- [9 또는 10 탄소의 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 34% 아크릴 및 50% 비닐 에스테르]의 코폴리머 분산물 (Ⅲ).
그 결과, 다음 네 개의 결합제 조성물을 얻었다: 본 발명의 조성물 B2, B3 및 B4, 및 비교 조성물 B1 및 B5(표 1 참조). 비닐 아세테이트 및 아크릴레이트의 자체-가교가능한 코폴리머 분산물로 이루어진 결합제 조성물(B5) (IV).
표 1: 결합제 조성물
Figure 112017036474286-pct00002
ii) 선택적 첨가제
- 광물 충전제 (D50이 1㎛ 내지 5㎛인 평균 입자 직경을 갖는 고령토가 사용되었다)
- 플루오로카본 내수 중합체(퍼플루오로아크릴레이트 코폴리머 분산물이 사용되었다)
- 산진균제 및 염료 안료.
다음의 슬러리 조성물을 얻었다: 비교 슬러리 조성물 S1 및 S5, 및 본 발명의 슬러리 조성물 S2, S3, S4 및 S6(표 2 참조).
표 2: 슬러리 조성물
Figure 112017036474286-pct00003
플라이들은 135℃에서 5분 그러고 나서 160℃에서 1분간 건조 및 경화된다(이것들은 핫 플레이트 및 대류식 오븐 실험실 장비에서 건조 및 경화 각각에 대하여 동등한 조건이다). 그 결과, 다음의 매트 페이서들을 얻었다: F1 내지 F11.
플라이들 각각의 조성, 스크린 구성 및 슬러리 조성에 따라 얻어진 매트 페이서들이 표 3에 보여진다.
매트 페이서 F1 내지 F6은 비교 예들, 즉 비교 목적을 위해 선행기술에 따라 제조된 매트이고, 매트 페이서 F7 내지 F11은 본 발명의 예들, 즉 본 발명에 따라 제조된 것이다.
표 3: 매트 페이서들의 특성
Figure 112017036474286-pct00004
(*) OP3는 상대적 76:24 건조 중량비에서 각각 16 ㎛ 및 11 ㎛의 직경을 갖는 유리 섬유의 혼방을 포함한다; NA = 해당 없음
**매트 페이서 내 총 결합제 중량(wt%)
***총 매트 평량(g/㎡)
표 3으로부터, 우리는 제조된 모든 매트 페이서가 동일한 외측 플라이 섬유 조성 및 섬유량 그리고 그 결과 약 22g/㎡의 평량을 갖는다는 것을 볼 수 있었다
Figure 112017036474286-pct00005
.
비교 매트 페이서들(F1 및 F2), 및 본 발명의 매트 페이서들(F8 및 F9)은 동일한 내측 플라이 섬유 조성 및 섬유량을 갖는다
Figure 112017036474286-pct00006
. 매트 페이서들(F1, F2, F8 및 F9)은 23 ㎛ 직경의 유리 섬유로 만들었다.
비교 매트 페이서들(F1 및 F2)은 내측 및 외측 플라이의 형성에 사용되는 스크린 어셈블리에 의해 달라지는 동일한 슬러리 조성물을 갖는다: 매트 페이서(F1)는 단일 스크린을 사용하여 형성한 한편, F2는 이중 스크린 구성을 사용하여 형성했다.
비교 매트 페이서들(F3, F4, F5, F6) 및 본 발명의 매트 페이서들F7, F10 및 F11)은 11 ㎛의 유리 섬유 또는 11 ㎛및 16 ㎛의 유리 섬유의 혼방으로 만들었다. 비교 매트 페이서(F4, F5, F6) 및 본 발명의 매트 페이서(F7)는 동일한 내측 플라이 섬유 조성 및 섬유량을 갖는다. 이러한 페이서들의 섬유 조성은 셀룰로오스 및 유리 섬유에 더하여 폴리에스테르 섬유를 더 포함한다(IP4 = IP5 = IP6 = IP7). 본 발명의 매트 페이서들(F10 및 F11)은 단지 셀룰로오스 및 유리로 이루어지는 동일한 내측 플라이 섬유 조성 및 섬유량을 갖는다.
예 2: 표면 거칠기 측정
위에서 설명된 바와 같이, 매트 페이서들의 각각은 내측 플라이 및 외부 플라이, 뿐만 아니라 각각의 내면 및 외면을 포함한다. 이러한 두 개의 측은 내면 거칠기(석고 코어와 접촉하는 내측) 및 이들의 외면 거칠기(석고 코어에 반대인 그에 따라 그것과 접촉하지 않는 외면)를 특징으로 했다.
표면 거칠기 파라미터 Sa의 분석에 대해, 매트의 분석된 면적(A)은 3.5 mm x 3.5 mm에 상응했다.
매트들의 거칠기 면적 프로파일은 증강된 백색광 수직 주사 간섭측정법에 기초한 광학 측정 방법을 통해 얻었다.
수직 주사 백색광 간섭측정 현미경 기구는 두 광 빔의 백색광 간섭측정법을 통해 표면 토포그래피를 유도하고 있다. 제1 빔은 기준 표면을 형성하는 완전 평면 거울에 의해 반사되고, 제2 빔은 특정 토포그래피를 갖는 샘플에 의해 반사된다. 두 빔은 간섭하고 번갈아 나오는 어두운 줄무늬와 밝은 줄무늬로 이루어지는 도형(인터페로그램 패턴)을 형성한다. 샘플 표면으로부터 광에 의해 이동된 거리 및 거울의 그것이 동일할 때, 검출기 상의 광 강도는 최대이다. 그 다음 2개의 파동은 동일 위상 또는 제로크로마틱 오더(zerochromatic order)에 있다라고 한다. 반대로, 2개의 거리가 상이해질 때, 강도는 단시간 동안 진동한 다음, 매우 빠르게 감소한다. 원리는 기준 거울을 이동시키고 주사 동안 최대 강도의 정확한 위치를 찾아내는 것을 포함한다.
CTP(Centre Technique du Papier, Grenoble, France)에서 TOPO3D 기구에 대한 실험 데이터를 수집하였다. 매트 페이서들의 Sa 값들을 표 4에 나열했다.
표 4: 표면 몇몇 매트 페이서의 거칠기(Sa)
Figure 112017036474286-pct00007
NA = 해당 없음
비교 매트 페이서들(F1 및 F2)은 동일한 섬유 조성을 가지며, 이전에 이미 언급한 바와 같이, F2 매트를 이중 스크린 구성으로 얻었다는 점만이 그것들 간 유일한 차이이다. 동일하게, 본 발명의 매트들(F10 및 F11)은 동일한 섬유 조성을 가지며, F11을 이중 스크린 구성으로 얻었다는 점만이 그것들 간 유일한 차이이다. F1 및 F2는 23 ㎛의 유리 섬유로 만든 한편 F10 및 F11은 11 ㎛의 유리 섬유로 만들었다.
표 4는 이중 스크린의 내면 거칠기에 미치는 영향을 분명히 나타낸다. 비교 매트 F2 및 본 발명의 F11에서의 이중 스크린의 사용이 특정 엠보싱 패턴을 부여할 뿐만 아니라, 패턴의 표면 상의 섬유를 재배열한다고 추정된다.
놀랍게도, 결과들이 11 ㎛의 유리 섬유의 경우에 거칠기가 계속해서 증가하더라도, 이중 스크린의 내면 거칠기의 점증에 미치는 영향이 23 ㎛의 유리 섬유의 경우에 보다 중요하다는 것을 나타냈다.
결과들은 또한 F10 및 F11에서의 11 ㎛의 유리 섬유의 사용이 23 ㎛의 유리 섬유의 경우보다 낮은 표면 거칠기로 이어지고 있다는 것을 나타냈다.
표 4는 또한 내면 및 외면 간 거칠기 차이를 분명히 나타낸다. 비교 페이서들(F1 및 F2)의 외측 플라이의 거칠기는 유사한데, 이는 양자의 외측 플라이를 형성하는 섬유들의 제2 분산물이 동일하고 동일한 조건들에서 F1 및 F2 양자의 내측 플라이 상에 적용되었기 때문이다. 또한 외면의 거칠기가 내면의 거칠기보다 훨씬 더 낮다는 것이 주의되었다.
예 3: 매트 페이서의 특성
얻어진 매트 페이서들을 최종 석고 보드 제조에 중요한 다양한 속성 및 성능 이를테면 평량, 공기 투과도, 인장 강도 및 방수도에 대해 테스트했다.
테스트 방법들:
4.1 평량
평량은 100c㎡ 면적에 대해 ISO536:1997 표준에 따라 측정했다. 결과들은 g/㎡로 표현한다.
4.2 공기 투과도:
공기 투과도는 196 Pa 압력 강하 하에서 TAPPI T251 cm-85 표준에 따라 측정했다. 결과들은 L/㎡/s로 표현한다.
4.3 건조 인장 강도:
다음 변형을 거쳐 TAPPI 표준 T494 om-96에 따라 측정이 이루어졌다: 50 mm 스트립을 사용했고, 초기 조(jaw) 거리는 127 mm였으며, 파단력 값이 25mm 스트립 대신에 기록된 힘의 곡선의 최대를 기록했다.
인장 강도는 기계 방향(MD) 및 반대 방향(CD) 양자로 측정했다. 또한 기계 방향 및 반대 방향의 산술 평균을 제공한다. 결과들은 "인장 지수"로 표현되며, 이는 평균 인장 강도 나누기 평량이다.
4.4 Cobb 60은 ISO535 표준에 따라 측정했다.
Cobb 2 시간(2H) 및 흡수율 2H를 변형된 ISO535 방법에 따라 측정했다. 방법은 ISO535에서와 같이, 그러나 120분 접촉 시간 이후, 20mm 수두 하, 그리고 부직포 아래 흡묵지 한 층(예를 들어, Filtres Fioroni로부터의 0903F00023 참조)을 거쳐 cobb 값들을 측정하는 단계로 이루어진다. 흡수율 2H는 흡수로 인한 흠묵지의 중량 증가이고 cobb 값들에 대해서와 같이 g/㎡로 표현된다. cobb 60, cobb 2H 및 흡수율 2H에 대해, 물이 매트 페이서의 외면과 접촉한다.
모든 테스트를 실험실 조건 하 23.0 ± 1.0℃ 온도 및 50.0 ± 2.0% 상대 습도(RH)에서 수행했다. 그 후 샘플들을 이러한 조건들 하에서 적어도 24 시간 동안 중량을 안정화시켰다.
매트 페이서들(F1 내지 F11)의 속성들이 표 5에 주어진다. 매트 페이서(F1 내지 F6)는 비교 예들이고 매트 페이서(F7 내지 F11)는 본 발명의 예들임을 상기한다.
표 5: 매트 페이서 특성
Figure 112017036474286-pct00008
NA: 해당 없음
인장 강도가 플라스터 보드에 필수 요건인 보드의 굽힘 강도와 직접 관련이 있기 때문에 그것이 플라스터 보드 매트 페이서에 주요한 속성이다. 기계 방향 인장이 최종 플라스터 보드에 가장 중요한 방향이기 때문에 이것이 특히 중요하다. 인장 강도는 또한 매트의 평량에 좌우되기 때문에, 그리고 평량은 매트마다 달라질 수 있기 때문에, 다양한 매트의 강도를 비교하기 위해 이전에 정의된 인장 지수를 사용하는 것이 바람직하다.
매트 페이서들(F1 및 F2)을 각각 F3, F4 및 F6과 비교할 때, 인장 강도를 증가시키기 위해 보다 작은 직경을 갖는 유리 섬유를 사용하는 것의 이점이 분명하다. 실제로, 이러한 요인들 및 내측 플라이 조성의 영향을 비교하는 것이 의미가 있는데, 이는 그것들 전부 동일한 슬러리 조성을 갖기 때문이다.
스크린 구성 또한 매트의 강도에 영향을 미칠 수 있고(매트(F1)가 매트(F2)보다 강하며 각각 54.2 및 50.8의 인장 지수를 갖는다), 그에 따라 동일한 스크린 구성을 갖는 매트들을 비교하는 것이 중요하다.
표 5는 F1을 F3 및 F4와 비교할 때 내측 플라이에 평균 치수 11 ㎛및/또는 16 ㎛의 유리 섬유를 사용하면 섬유가 23 ㎛의 평균 직경을 가질 때보다 매트들이 강한 인장 지수를 갖게 된다. 유사하게, F2를 F6과 비교할 때 동일한 결론을 얻을 수 있다.
가능한 대로, 매트들의 내측 플라이를 형성하기 위해 보다 작은 직경을 갖는 유리 섬유를 사용하는 것의 이점은 보다 작은 유리 섬유의 표면적 증가에서 기인한다: 11 ㎛의 평균 크기를 갖는 유리 섬유 대 23 ㎛의 평균 크기를 갖는 유리 섬유의 표면 비는 약 2이다. 이는 결합제 조성물로 덮힐 유리 섬유 표면의 비례적 증가로 이어질 수 있다. 따라서, 보다 높은 인장 강도를 갖는 매트 페이서 또는 유사한 인장 강도를 가지나 평량이 감소된, 그에 따라 보다 경량인 매트 페이서를 얻는 것이 바람직할 때 11 ㎛직경을 갖는 유리 섬유를 사용하는 것에 대한 이점이 분명하다.
습윤 지역 플라스터 보드 적용을 위해 다른 주요한 매트 페이서 속성은 방수 속성이다. 비교 매트 페이서들(F1, F2, F3, F4 및 F6)은 동일한 기준 슬러리 조성물로 만들어진 습윤 지역 플라스터 보드에 대한 보편적인 플라스터 보드의 예들이다. 이러한 페이서들은 낮은 cobb 60 값들, 즉 12g/㎡ 미만, 낮은 cobb 2H 값들, 즉 40 g/㎡ 미만, 바람직하게는 30 g/㎡ 미만, 그리고 낮은 투수율 2H 값들, 즉 60 g/㎡ 미만을 보이며, 이들은 습유 지역 플라스터 보드에 바람직한 적용 요건에 상응한다.
이러한 비교 매트 페이서들에서, 요구되는 방수 속성들은 슬러리에 첨가제로서 발수제를 첨가하는 것으로 인해 실현된다. 특히, 첨가제로서 사용되는 발수제는 플루오로카본 제제, 특히 퍼플루오로아크릴레이트 콜리머 분산물이었다. 그러나, 이러한 플루오로카본 첨가제의 존재는 페이서 및 석고 코어 간 접착에 부정적 영향을 주는 단점을 가질 수 있다(예 7 및 표 9 참조). 다음 비교는 엠보싱되지 않은 페이서들에 기초한다. F1은 F5보다 낮은 대기 필링(peeling) 값을 갖고, F1 및 F3은 F10보다 낮은 습한 필링 값들을 보인다. 본 발명의 결합제 조성물(B2, B3 및 B4)에 기초한 본 발명의 매트 페이서들(F7 내지 F11)은 플루오로카본 발수제를 첨가하지 않고도 양호한 방수 속성들을 보인다(Cobb 2H < 28g/㎡; 흡수율 2H < 60g/㎡). 이는 요구되는 배리어 속성들을 실현하기 위한 본 발명의 결합제 조성물의 이점을 분명히 보이고 있다.
예 4: 미니-보드들의 제조
건식 테스트들을 수행하기 위해 그리고 플라스터 보드 제품의 건조 단계 시 몇몇 요인, 즉 거칠기, 섬유 크기 및 결합제 조성의 역할을 평가하기 위해 미니-보드들을 제조했다. 그에 따라, 4개의 미니-보드(MB1, MB2, MB10 및 MB11: 2) : 각각 이전에 설명한 특징들을 갖는 비교 매트 페이서들(F1 및 F2)을 기초로 한 2개의 비교 미니-보드들(MB1 및 MB2), 및 또한 이전에 설명한 특징들을 갖는 본 발명의 매트 페이서들(F10 및 F11)을 기초로 한 본 발명의 미니-보드들(MB10 및 MB11)을 제조했다. 그 결과들은 표 6에 제시된다.
미니 보드들은 23℃ 50%RH의 실험실에서 제조하였으며, 320 x 320 mm의 크기를 갖는다. 단일 동작 시 양 측 및 에지 상에 석고 코어를 둘러싸기 위한 일종의 엔벌럽을 제조하기 위해, 매트들을 3개의 에지에서 절단 및 폴딩했다. 이러한 매트 엔벌럽을 엔벌럽의 개구부가 주형 위에 놓이게 수직 금속 주형에 배치하였다. 분말 첨가제가 무게를 받아 함께 혼합됐다. 그 다음 계량 물 및 액체 첨가제를 혼합했고, 그 다음 발포제를 별도로 준비하여 액체 혼합물에 첨가했다. 그 다음 분말 혼합물을 액체 제제에 붓고, 그 다음 덩어리 지지 않은 균질한 슬러리를 얻기 위해 다시 혼합했다. 그 다음 바로 석고 슬러리를 매트 엔벨럽에 붓고, 12.5mm에서 보드 표본을 보정하기 위해 주형을 압착했다. 과잉 슬러리는 주형 위에서 제거했다.
석고를 적어도 5분간 경화한 후, 주형을 개방하고 표본을 부드럽게 제거했다. 그 다음 산업용 건조기 지대에서와 같이 유사한 건조 프로파일을 얻도록 조종되는 건조기에 배치했다. 건조의 마지막 기간에, 보드 내 남은 습기를 1% 미만의 값으로 떨어지도록 미세하게 조정하기 위해 기온을 90℃까지 점진적으로 낮췄다.
표 6: 미니-보드들의 건조 시간
Figure 112017036474286-pct00009
비교 미니-보드들(MB1 및 MB2)은 23㎛의 평균 입자 직경을 갖는 유리 섬유 및 비교 슬러리 조성물(S1)로 제조한 반면, 본 발명의 미니-보드들(MB10 및 MB11)은 11㎛의 평균 입자 직경을 갖는 유리 섬유 및 본 발명의 슬러리 조성물(S5)로 제조하였다.
표 6은 표본들(MB10 및 MB11)의 건조 시간이 MB1 및 MB2의 건조 시간보다 짧다는 것을 보여준다. 게다가, 보드들 상에 어떠한 기포도 존재하지 않는다. 이러한 이점은 F1 및 F2보다 높은 기공도를 갖는 매트(F10 및 F11)에서 비롯되며, 이는 건조 동작 동안 증기가 매트를 보다 빠르게 통과하게 한다. 산업 공정에서, 이러한 이점은 매트들을 블로잉하는 위험 없이 라인 속도를 증가하게 할 것이다.
예 5: 플라스터 보드들의 제조
플라스터 보드의 제조에 사용한 라인은 표준 라인이었다. 코어의 슬러리의 조성은 F5가 방수화되지 않았다는 점을 제외하고는 습윤 지역 보드를 위한 표준 제형이었으며, US2006/0068186에 따르는 상업 제품 PREGYWAB로 SINIAT 회사에 의해 판매된 보드들의 코어 조성과 동일했다. 각 보드는 매트들의 2개의 시트 사이에 적층하였다. 본 발명에 따른 플라스터 보드들의 제조에 사용한 페이서들은 페이서들(F10 및 F11)이었다. 라인의 마지막에, 보드들을 절단한 다음 과잉 물을 추출하기 위해 긴 건조기에 도입했다. 건조 프로파일은 매트들과의 계면들에 결착된 첨가제의 이행성을 획득하기 위해 그리고 1% 미만의 습기를 실현하기 위해, 건조기의 지대들을 따라 미세하게 조정된다. 이에 따라 수득된 보드들을 아래와 같이 테스트했다.
예 6: 굽힘 강도(MD) 측정
보드들의 굽힘 강도는 EN520 §5.7 및 EN 15 283-1. §5.6.에 따라 측정했다. 400 x 300 mm을 갖는 샘플들, 위에서와 같이 제조한 보드들을 기계 방향(MD)으로 절단하고, 고장이 발생할 때까지 조정된 비율로 증가되는 하중을 받았다.
그 다음 샘플들을 2개의 모드에 따라 조절했다:
- 건조: 표본들을 40 ± 2℃의 온도로 일정한 양으로 건조한다. 건조 오븐에서 제거하고 10분 이내에 테스트를 수행했다.
- 다습: 샘플들을 7일 기간 동안 30℃ 및 90%RH의 습한 챔버에 배치시켰다. 습한 챔버에서 제거하고 10분 이내에 테스트를 수행했다.
그 다음 각 샘플을, 3 mm 내지 15 mm 반경으로 라운딩되며, 중심들이 350 ± 1 mm 떨어진, 두 개의 평행한 지지체 상에 페이스를 아래로 로딩 기계에 배치시켰다.
3 mm 내지 15 mm의 라운딩 반경을 갖는 판에 의해 지지체들에 평행한 스팬의 중심 ± 2 mm에 250 ± 125 N/분의 비율로 부하를 인가했다. 각 고장값은 1 뉴튼 근사치로 기록했다.
정기적인 생산을 위한 산업적 시행 및 평균 품질 관리에 기초하여 굽힘 강도를 측정했다. 매트의 평량 및 인장 강도, 및 관련 보드의 굽힘 파괴 하중 간 비교가 표 7에 제공된다.
표 7: 매트의 인장 강도 및 굽힘 파괴 하중
Figure 112017036474286-pct00010
(*) 이러한 보드가 습윤 지역에 적용되도록 설계되지 않을 때, 다습 값들은 해당이 없다.
모든 보드는 9.5mm 보드에 기초한 F10 예를 제외하고는 12.5mm를 갖는다. 보다 양호한 비교 뷰를 위해, 피겨들이 또한 (관성 계수를 통해) 보드의 두께를 고려하는 파괴 응력으로 표현된다.
표 8: 보드들의 인장 강도 및 파괴 응력
Figure 112017036474286-pct00011
(*) 이러한 보드가 습윤 지역에 적용되도록 설계되지 않을 때, 다습 값들은 해당이 없고(NA) 또한 관련이 없다.
이러한 2개의 표는 본 발명에 따라 개선된 매트(F10 - F11)를 갖는 보드들에 대한 굽힘 강도의 이득을 강조한다: 건조 환경에서 약 + 10% 그리고 습한 환경에서 약 + 20%. 또한 F1 - F2 및 F10 - F11 사이 중간에 있는 조성물과 관련된 F3 및 F5에 대해 경향성이 보인다. 그러나 우리가 본 발명의 매트(F10)를 섬유 조성이 비교할만한 참조 매트(F3 및 F5)와 비교하는 경우, 이러한 결과들은 이와 같이 보드들의 굽힘 강도에 대한 본 발명의 결합제 조성물의 이점을 보이고 있다.
게다가, 비교 매트들(F1 및 F2)보다 약 25% 경량인 매트에 의해 이득이 실현된다.
본 발명에 따른 보드의 효율을 보다 양호하게 나타내기 위해, 굽힘 지수 및 응력 지수를 계산했다. 이는 매트의 평량으로 나눈 기계적 굽힘 성능을 나타낸다. 이러한 지수들에 따라, 보드들(F10 및 F11)의 이점들이 훨씬 확대된다.
예 7: 석고 코어 및 매트 간 결합
석고 코어 및 매트 간 결합을 이하에서 정의될 필링 테스트에 의해 측정했다. 테스트 방법은 50mm의 길이에 걸쳐 코어로부터, 표면에 수직으로 라이너들을 떼어내는데 필요한 하중을 측정하는 것으로 이루어진다. 라이너의 저항 및 코어/라이너 계면의 결정화에 따라, 고장 모드는 코어/라이너 계면에서의 필링(분리) 또는 라이너의 내부 박리, 또는 라이너의 구멍 파열일 수 있다.
기본 필링 테스트 기계는 다음으로 구성된다:
- 유리 비드들을 함유하는 공급 버킷을 갖는 금속 리그
- 표본을 지지하는 베어링들
- 유리 비드들을, 표본 종단들에 파지되고 현수되는 버킷으로 공급하기 시작하는 디바이스
- 테스트가 종료될 때 공급이 자동 중단된다: 고장률은 1g의 정확도로 기록된다.
그 다음 표본들을 2개의 모드에 따라 조절했다:
- 대기 조건: 표본들을 2일간 23℃ 50%RH에서 안정화시켰다.
- 다습: 샘플들을 24시간 기간 동안 30℃ 및 90%RH의 습한 챔버에 배치시켰다. 습한 챔버에서 제거하고 5분 이내에 테스트를 수행했다.
표 9: 석고 코어 및 매트들 간 결합 강도
Figure 112017036474286-pct00012
(*) 이러한 보드가 습윤 지역에 적용되도록 설계되지 않을 때, 다습 값들은 해당이 없고(NA) 또한 관련이 없다.
매트(F3)로 획득한 결과들을 매트(F1)와 비교함으로써, 보다 작은 섬유 유리 직경(각각 11㎛및 23㎛의 사용이 대기 환경 및 습한 환경 양자에서, 석고 고어와의 보다 낮은 접착성으로 이어지고 있음을 관찰할 수 있었다.
비교할만한 섬유 조성을 갖는 매트(F3) 및 본 발명의 매트(F10)에 대해 얻어진 결과들을 더 비교함으로써, 석고 코어에의 대기 및 다습 접착 양자에 대한 본 발명의 결합제 조성물의 이점을 알 수 있었다. 또한 매트(F2) 및 본 발명의 매트(F11)로부터의 경과들을 비교함으로써 유사한 결론을 도출할 수 있다(또한 그 사이에, 결합 개선에 대한 이중 스크린 공정의 이점을 관찰했다).
F10-F11 보드들이 보다 경량이고 보다 얇은 매트들로 만들어졌지만, 필링 값들은 여전히 양호한 레벨로 유지됐으며, 이는 보드의 높은 점착성 그리고 그에 따라 결합된 제품들로 마감 시 강한 기질을 보장한다(시스템과 연계 - 예 9). 비교를 위해, 비교 유리 매트 보드들은 대기 환경에서 약 1000g 그리고 습한 환경에서 900g의 필링값들을 가지는 것으로 판명되었다.
엠보싱되지 않은 매트(F1 및 F10)에 대해, 본 발명의 결합제 조성물이 습한 박리 값들에 관해 긍정적인 영향을 미친다는 것이 분명하다.
예 8: 보드들의 소수성 속성들
보드들의 소수성 속성들을 EN 520 §5.9 및 EN 15 283-1 §5.9에 따라 2개의 테스트: 표면 흡수율 및 총 흡수율(액침)로 측정했다.
표 10: 보드들의 소수성 속성들
Figure 112017036474286-pct00013
보다 경량이고 보다 얇은 매트에도 불구하고, 본 발명에 다른 보드들(F10 및 F11)은 비교 보드들(F1 및 F2)과 유사한 소수성 성능을 갖는다. 또 다시, 이러한 결과들은 플라스터 보드의 요구되는 배리어 속성들을 실현하기 위한 본 발명의 결합제 조성물의 양호한 이점을 보인다.
예 9: 보드들(F11) 상의 접착제의 접착
보드들 상의 접착제의 접착을 2개의 유형의 접착 제품으로 평가했다.
WAB 접합 복합체의 경우 내부 습윤 공간에서의 보드들의 마감을 나타낸다. 보드 에지들 간 접합부들은 접합부들이 균열하는 것을 방지하기 위해 접합 테이프로 보강되는 접합 복합체 처리된다. 접합 복합체는 습윤 지역에서의 파티션들 및 천장들 양자 상의, 시스템들에 대한 일관된 성능을 실현하기 위해 대기 환경 및 습한 환경 양자에서 보드에 대한 양호한 접착 속성들을 가져야 한다.
EIFS 접착제의 경우는 외부 단열 시스템들을 갖는 외벽들의 마감을 나타낸다. 단열 패널들은 패널들의 전체 표면 상에, 또는 리본들, 댑들(dabs)에 의해 도포되는 접착제에 의해 피복 보드들 상에 붙는다. 지지 보드 및 접착제 양자는 엄격한 제약들, 이를테면 풍압 및 기후 변화를 견뎌야 한다.
표 11: 보드들의 접착제의 접착
Figure 112017036474286-pct00014
본 발명에 따른 보드들은 종래 기술의 유리 매트들로 만들어진 것들보다 훨씬 강한 내부 점착성을 갖는다: 16 psi 내지 19 psi = 0.11N/m㎡ 내지 0.13 N/m㎡ (US7932195).
본 발명에 따른 보드들은 또한 표준 유리 매트들을 갖는 종래 기술에 또한 공지된 것보다 강한 내부 점착성을 갖는다: 유리 매트에서의 점착 파괴 시 약 0.20N/m㎡ 내지 0.25N/m㎡.

Claims (33)

  1. 부직포의 적어도 하나의 플라이(ply) 및 결합제 조성물을 포함하는 석고 보드를 위한 섬유 매트로서,
    - 상기 결합제 조성물은 상기 매트의 총 중량의 10 wt% 내지 40 wt%에 상당하며; 그리고
    - 상기 결합제 조성물은 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 코폴리머를 포함하고, 상기 코폴리머는 상기 결합제 조성물 중량의 25 wt% 내지 100 wt% 양으로 존재하는, 섬유 매트.
  2. 청구항 1에 있어서, 상기 결합제 조성물의 상기 코폴리머는 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르인 코모노머 및 아크릴레이트 모노머인 코모노머로부터 수득되는 코폴리머이고,
    상기 코폴리머는 5 내지 20 탄소 원자 사슬 길이를 갖는 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는, 섬유 매트.
  3. 청구항 1에 있어서, 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 상기 코모노머 유닛은 상기 코폴리머에 20 wt% 내지 70 wt% 양으로 존재하는, 섬유 매트.
  4. 청구항 1에 있어서,
    - 상기 결합제 조성물은 상기 매트의 총 중량의 20 중량% 내지 30 중량%에 상당하고;
    - 상기 결합제 조성물의 상기 코폴리머는 상기 결합제 조성물 내에 결합제 조성물 중량의 40 wt% 내지 60 wt% 양으로 존재하며; 그리고
    - 상기 코폴리머는 상기 코폴리머 중량의 40 wt% 내지 50 wt% 범위의 양으로 7 내지 15 탄소 원자 사슬 길이를 갖는 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는, 섬유 매트.
  5. 청구항 1에 있어서,
    - 상기 결합제 조성물은 상기 매트의 총 중량의 20 중량% 내지 30 중량%에 상당하며; 그리고
    - 상기 결합제 조성물은 상기 결합제 조성물 중량의 40 wt% 내지 60 wt% 양의 알파 분지형 지방족 모노카르복시산의 비닐 에스테르의 코모노머 유닛을 포함하는 코폴리머 및 상기 결합제 조성물 중량의 60 wt% 내지 40 wt% 양의 자체-가교가능한 아크릴 코폴리머의 혼합물을 포함하는, 섬유 매트.
  6. 청구항 1에 있어서, 상기 결합제 조성물은 광물 충전제 입자, 내수제, 발수제, 살생물제, 내화제, 및 안료로부터 선택되는 하나 이상의 첨가제를 더 포함하는, 섬유 매트.
  7. 청구항 1에 있어서, 상기 부직포는:
    - 유리 섬유 및 현무암 섬유로 이루어진 리스트로부터 선택되는 광물 섬유;
    - 폴리아미드 섬유, 폴리아라미드 섬유, 폴리에틸렌 섬유, 폴리프로필렌 섬유, 폴리에스테르 섬유로 이루어진 리스트로부터 선택되는 합성 폴리머 섬유; 및
    - 셀룰로오스계 섬유 이를테면 아마(flax), 목재 펄프, 면 섬유, 사이잘(sisal), 마닐라삼(abaca), 비스코스, 레이온, 또는 리오셀(lyocell)인 유기 섬유로 이루어진 리스트로부터 선택되는 섬유를 포함하되;
    상기 셀룰로오스계 섬유는 상기 부직포의 중량의 25 wt% 초과에 상당하는, 섬유 매트.
  8. 청구항 7에 있어서, 상기 부직포는 광물 섬유 및 유기 섬유로부터 선택되는 섬유를 포함하되; 유기 섬유의 양은 상기 부직포의 섬유 조성의 총 중량의 40 wt% 내지 100 wt%로 달라지고,
    상기 셀룰로오스계 섬유는 연목재(soft wood) 기원의 섬유 및 견목재(hard wood) 기원의 섬유를 포함하되, 연목재의 상기 섬유는 총 중량의 25 wt% 내지 85 wt%에 상당하는, 섬유 매트.
  9. 청구항 7에 있어서, 상기 부직포의 상기 섬유는 유리 섬유 및 셀룰로오스계 섬유로 이루어지는, 섬유 매트.
  10. 청구항 7에 있어서, 상기 부직포는 평균 직경이 40㎛ 미만인 광물 섬유를 포함하는, 섬유 매트.
  11. 청구항 7에 있어서, 상기 부직포는 셀룰로오스계 섬유 및 유리 섬유의 혼방물을 포함하고:
    - 상기 유리 섬유는 6 ㎛내지 20 ㎛의 평균 직경을 가지며; 그리고
    - 상기 셀룰로오스계 섬유는 상기 혼방물에 상기 섬유의 총 중량의 40 wt% 내지 85 wt% 양으로 존재하는, 섬유 매트.
  12. 청구항 1에 있어서, 상기 매트는 두 개의 측, 석고 보드의 코어에 접촉하도록 의도되는 내측 및 상기 석고 보드의 코어에서 먼쪽을 향하도록 의도되는 외측을 갖되, 적어도 상기 매트의 일측 상에 엠보싱 패턴이 형성되고,
    상기 섬유 매트는 상기 두 개의 측 중 적어도 하나에 특정 표면 거칠기(Sa)를 포함하되, 상기 표면 거칠기(Sa)는 60 ㎛ 미만이며,
    상기 내측의 표면 거칠기는 10 ㎛ 내지 40 ㎛ 범위에 있고, 상기 외측의 표면 거칠기는 12㎛ 미만인, 섬유 매트.
  13. 청구항 1에 있어서, 상기 매트는 부직포의 두 개의 플라이(ply)를 포함하고, 상기 두 개의 플라이 중 하나는 석고 보드의 코어에 접촉하도록 의도된 내측 플라이이며, 외측 플라이가 상기 석고 보드의 코어에서 먼쪽을 향하도록 의도되되; 상기 내측 플라이의 조성이 상기 외측 플라이의 조성과 상이하고,
    상기 내측 플라이는 유기 섬유 및 광물 섬유의 혼방물을 포함하고, 상기 섬유들은 상기 혼방물에 50% 내지 60%의 유기 섬유 대 40% 내지 50%의 광물 섬유 비로 존재하거나; 상기 외측 플라이는 90% 초과의 유기 섬유를 포함하는, 섬유 매트.
  14. 청구항 13에 있어서, 상기 섬유 매트의 총 평량은 80g/㎡ 내지 160g/㎡이고,
    상기 섬유 매트의 최종 중량을 기준으로 하여, 상기 내측 플라이는 30 g/㎡ 내지 120 g/㎡에 상당하고, 상기 외측 플라이는 10 g/㎡ 내지 70 g/㎡에 상당하며, 상기 결합제 조성물은 20 g/㎡ 내지 60 g/㎡에 상당하는, 섬유 매트.
  15. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 따른 섬유 매트를 생산하기 위한 방법으로서, 부직포의 적어도 하나의 플라이를 상기 결합제 조성물의 수성 분산액 또는 수용액에 함침시키는 단계를 포함하고, 상기 방법은:
    - 섬유의 부유물로 적어도 하나의 스크린 상에 상기 부직포를 형성하는 단계;
    - 상기 부직포를 건조시킴으로써, 건식 웹(web)을 획득하는 단계; 및
    - 습식(wet-laid) 공정을 통해 상기 웹을 상기 결합제에 함침시키는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 청구항 1 내지 14 중 어느 한 항에 따른 섬유 매트로 덮여 있는 적어도 하나의 측을 갖는 석고 코어를 포함하는, 석고 보드.
  17. 청구항 16에 있어서, 상기 석고 보드의 코어 또는 그것의 부직포에 내수제, 내화제, 광물 충전제, 살생물제 또는 안료를 더 함유하는, 석고 보드.
  18. 청구항 17에 있어서, 상기 석고 보드의 코어는:
    - ASTM 방법의 C-473에 따라 또는 EN 520 방법의 섹션 5.9.2.에 따라 테스트할 때, 상기 코어가 10% 미만의 물을 흡수하게 하는 충분한 양의, 최소한의 내수 첨가제,
    - 상기 보드가 적어도 1시간의 ASTM E-119 또는 C36-95 내화 정격을 달성하게 하는 충분한 양의, 최소한의 내화 첨가제, 또는
    - 스플리팅 이후 수중에서:
    - d10이 1㎛ 내지 2㎛이며; 그리고
    - d50이 5㎛ 내지 35㎛이며; 그리고
    - d90이 35㎛ 내지 85㎛이게 하는 특정 입도 분포를 갖는 수화가능한 칼슘 설페이트로부터 수득되는, 경화성 수화가능한 칼슘 설페이트를 포함하는, 석고 보드.
  19. 청구항 16에 있어서, 100g/㎡ 미만의 Cobb 2 시간 값 및 12.5mm 보드 및 120g/㎡ 매트 중량에 대해 MD로 660N의 파괴 하중으로 계산할 때 대기 조건(23℃; 50%RH)에서 적어도 5.5의, 그리고 습한 조건(30℃; 90%RH)에서 적어도 5의 상기 매트의 굽힘 강도/평량비를 갖는, 석고 보드.
  20. 청구항 16에 따른 석고 보드를 생산하기 위한 방법으로서, 적어도 하나의 섬유 매트와 석고 코어를 적층하는 단계를 포함하는, 방법.
  21. 청구항 20에 있어서, 습식 공정에 의해 매트 페이서(mat facer)를 생산하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  22. 청구항 16에 따른 석고 보드를 포함하는, 건물의 내부 또는 외부에서 사용되기 위한, 시스템.
  23. 청구항 22에 있어서,
    - 단열재 및 마감재 사이에 개재되는 보강 부재를 임의로 포함하는, 내면 및 외면을 갖고, 상기 내면이 접착재에 의해 상기 석고 보드의 부직포의 표면에 부착되며, 외부 마감재가 상기 단열재의 상기 외면 위에 놓이는, 상기 단열재 및 상기 단열재의 상기 외면을 덮는 외부 마감재; 또는
    - 위에 놓이는 마감재로 덮여 있는 기저의 구조적 지지 요소; 또는
    - 금속 또는 목재 골조, 또는 상기 석고 보드를 지지하기 위한 스터드들을 더 포함하는, 시스템.
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