KR102546149B1 - 실리콘 코팅된 미네랄 울 단열재 및 이의 제조 및 사용 방법 - Google Patents

실리콘 코팅된 미네랄 울 단열재 및 이의 제조 및 사용 방법 Download PDF

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존 제이. 보제크
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써튼티드 엘엘씨
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Abstract

본 발명은 실리콘 코팅된 미네랄 울 단열재, 특정 코팅 방법을 사용하여 이를 제조하는 방법, 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다. 본 발명의 한 양태는 실리콘 코팅된 미네랄 울 제조 방법이고, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다: 미네랄 울 섬유의 집합체를 포함하는 미네랄 울을 제공하는 단계; 미네랄 울에 실리콘을 포함하는 용매계 코팅 조성물을 도포하는 단계, 상기 코팅 조성물의 실리콘은 최소 25 kDa의 수평균 분자량을 가짐; 및 용매를 증발시켜 실리콘 코팅된 미네랄 울을 제공하는 단계.

Description

실리콘 코팅된 미네랄 울 단열재 및 이의 제조 및 사용 방법
관련 출원에 대한 상호 참조
본 출원은 2018년 4월 16일에 출원된 미국 특허 가출원 제62/658547호를 우선권으로 주장하고, 이는 그 전체가 본원에 참조로 포함된다.
발명의 배경
1. 발명의 분야
본 발명은 일반적으로 단열재 및 이의 제조 및 사용 방법에 관한 것이다. 본 발명은 더욱 구체적으로 실리콘 코팅된 미네랄 울 단열재, 특정 코팅 방법을 사용하여 이를 제조하는 방법, 및 이를 사용하는 방법에 관한 것이다.
2. 기술적 배경
미네랄 울 배트(batt), 롤(roll) 및 블랭킷(blanket)과 같은 단열재는 전형적으로 경계에 의해 분리된 두 영역 사이의 열전달 속도를 감소시키기 위해 사용된다. 예를 들어, 다락방에서는, 단열재가 지붕 데크를 통한, 즉 집 외부로부터 다락방으로 또는 그 반대로의 열의 전달을 늦추기 위해 지붕 데크의 내부 표면에 적용될 수 있다. 또 다른 적용에서, 단열재가 외벽 및 벽판을 통한 열전달 속도를 늦추기 위해 외벽(예를 들어, 목재 스터드 사이)에 적용되거나 벽판을 덮는다. 단열재는 한 공간으로부터 다른 공간으로의 바람직하지 않은 공기 이동(예를 들어, 대류 통풍) 및 결과적인 수분의 이동을 또한 방지할 수 있다.
미네랄 울 단열재는 흔히 개별 섬유가 결합제에 의해 부직 구조물로 결합된 매트 유사 구조물로 형성된다. 그러한 재료는 단열을 위해 건물 표면에 배치될 수 있는 예를 들어, 블랭킷, 배트 또는 롤의 형태로 제공될 수 있다. 그러한 재료는 전형적으로 다락방에 (예를 들어, 천장 또는 바닥에 대해) 또는 벽 내에 배치되어 단열을 제공한다.
최근에는, 블로잉 울(blowing wool) 또는 루즈-필(loose-fill) 단열재의 사용이 인기를 얻고 있다. 루즈-필 단열재는 전형적으로 주로 결합되지 않은 짧은 미네랄 울 섬유로 만들어지며, 전형적으로 탈진유(dedusting oil) 및 정전기 방지 화합물과 같은 첨가제로 처리된다. 루즈-필 단열재는 전형적으로 압축되어 백에 포장된다. 설치는 공압 블로잉 기계를 사용하여 (예를 들어, 다락방 및 측벽에) 수행되고; 블로잉 공정은 바람직하게는 바람직하게는 루즈-필 단열재를 비압축하여 원하는 저밀도를 제공한다.
루즈-필 단열재는 신축 및 기존 구조물 모두에 쉽고 빠르게 적용될 수 있기 때문에 단열재 시공자에게 인기가 있다. 또한, 루즈-필 단열재는 비교적 저비용의 재료이며, 배트, 블랭킷 및 롤 형태의 재료에 비해 설치 인건비가 더 낮다. 그러나, 루즈-필 단열재는 전형적으로 특수 블로잉 설비가 필요하기 때문에 주택 소유자가 아닌 시공자에 의해 적용된다. 그러한 단열재는 전형적으로, 예를 들어, 20-40 lbs 무게로 대형 백에 포장된다.
루즈-필 단열재가 공압으로 적용되는 경우, 이들은 설치자에게 먼지 및 자극의 원인이 될 수 있다. 탈진유가 전형적으로 이러한 먼지를 제어하기 위해 제조시 적용되기는 하지만, 설치자는 먼지에 대한 노출을 감소시키기 위해 먼지 마스크 및 보호 기어를 착용하도록 권고되며, 특히 오일이 낮은 적용률로 적용될 때 이러한 오일의 효과가 개선될 수 있다 (예를 들어, 약 2 중량% 미만).
실리콘은 흔히 미네랄 울 단열재의 섬유에 도포된다. 그렇게 하는 한 가지 이유는 섬유-대-섬유 윤활성을 개선하기 위한 것이다. 루즈-필 단열재에서, 이는 재료를 블로잉 동안 탈압축되도록 도와 비교적 낮은 밀도를 갖고, 따라서 비교적 높은 단위 중량당 커버리지 면적을 갖는 재료를 제공한다. 실리콘 코팅은 또한 섬유 표면을 소수성으로 만들어, 물 흡수를 방지하고 가수분해 공격으로부터 미네랄 재료를 보호하도록 돕는다.
그러나 미네랄 울 단열재의 개선이 여전히 필요하다.
발명의 요약
개시의 한 양태는 실리콘 코팅된 미네랄 울 제조 방법이고, 상기 방법은 다음 단계를 포함한다:
미네랄 섬유의 집합체를 포함하는 미네랄 울을 제공하는 단계;
미네랄 울에 실리콘을 포함하는 용매계(solvent-borne) 코팅 조성물을 도포하는 단계, 상기 코팅 조성물의 실리콘은 최소 20 kDa(예를 들어, 최소 25 kDa)의 수평균 분자량을 가짐; 및
용매를 증발시켜 실리콘 코팅된 미네랄 울을 제공하는 단계.
본 발명의 또 다른 양태는 본원에 기재된 방법에 의해 제조된 실리콘 코팅된 미네랄 울이다.
본 발명의 또 다른 양태는 최소 20 kDa(예를 들어, 최소 25 kDa)의 수평균 분자량을 갖는 실리콘을 포함하는 실리콘 코팅을 갖는 미네랄 울 섬유의 집합체를 포함하는 미네랄 울을 포함하는 실리콘 코팅된 미네랄 울이다.
본 발명의 또 다른 양태는 내부 표면 (예를 들어, 벽, 천장, 바닥, 다락방, 지하실의 표면, 또는 또 다른 건물 표면), 및 내부 표면에 배치된 본원에 기재된 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 구조물이다.
본 발명의 또 다른 양태는 내부 표면 및 외부 표면, 및 (예를 들어, 부분적으로 또는 실질적으로 공간을 채우는) 내부 표면과 외부 표면 사이의 공간에 배치된 본원에 기재된 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 구조물이다.
본 발명의 또 다른 양태는 제1 표면 및 제2 표면, 및 제1 표면과 제2 표면 사이에 배치된 본원에 기재된 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 공동이다.
본 발명의 추가 양태는 본 명세서의 개시로부터 명백할 것이다.
첨부된 도면은 본 발명의 방법 및 장치에 대한 추가 이해를 제공하기 위해 포함되고, 본 명세서에 통합되고 그 일부를 구성한다. 도면은 반드시 비례적일 필요는 없으며, 명확성을 위해 다양한 요소의 크기가 왜곡될 수 있다. 도면은 본 발명의 하나 이상의 구체예(들)를 예시하고, 설명과 함께 본 발명의 원리 및 동작을 설명하는 역할을 한다.
도 1은 다양한 실리콘 재료에 대해 측정된 피크 분자량을 보여주는 막대 그래프이다.
도 2는 본 발명의 한 구체예에 따른 단열된 구조물의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 또 다른 구체예에 따른 단열된 구조물의 개략도이다.
상세한 설명
위에서 언급한 바와 같이, 미네랄 울 재료는 섬유간 윤활성을 개선하고 소수성 표면을 갖는 섬유를 제공하여 재료에 의한 수분 흡수를 방지하고 가수분해 공격으로부터 섬유를 보호하는 것을 돕기 위해 통상적으로 실리콘으로 코팅된다. 통상적으로, 이러한 코팅은 낮은 분자량의 실리콘의 수성 에멀젼을 사용하여 수행되며, 섬유 재료가 벌크 재료로부터 방사되거나 인발되어 여전히 뜨거울 때 도포된다. 그러한 목적을 위해 사용되는 종래의 실리콘은, 예를 들어, 10-15 kDa 범위의 수평균 분자량을 갖는 실리콘, 예를 들어, Dow Corning DC 346 및 Wacker Chemie BS1052를 포함한다.
본 발명자들은 예기치 않게 종래의 실리콘 코팅 공정이 특히 코팅 후 최초 한 시간 동안 유익한 특성 감소를 겪는 코팅된 재료를 제공한다고 결정했다. 본 발명자들은 고분자량 실리콘의 사용이 실리콘 분해 문제를 해결할 수 있다고 결정했다. 다시 말해서, 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자들은 그러한 고분자량 실리콘이 저분자량 실리콘과 거의 동일한 속도론으로 분해를 겪을 수 있다고 추측한다. 그러나, 중용하게는, 생성된 분해 산물은 저분자량 실리콘 경우보다 훨씬 더 높은 분자량의 것이므로, 섬유상의 더 고품질의 코팅으로서 유지될 수 있다.
따라서, 본 발명의 한 양태는 실리콘 코팅된 미네랄 울 재료 제조 방법이다. 상기 방법은 섬유의 집합체를 포함하는 미네랄 울을 제공하는 단계; 미네랄 울에 실리콘을 포함하는 용매계 코팅 조성물을 도포하는 단계; 및 용매를 증발시켜 실리콘 코팅된 미네랄 울을 제공하는 단계를 포함한다. 특히, 용매계 코팅 조성물의 실리콘은 최소 20 kDa의 수평균 분자량을 갖는다. 그러한 공정에 의해 제조된 미네랄 울 재료는 단열재, 예를 들어, 루즈-필 단열재로서 특히 유용할 수 있다.
당업자가 이해할 것과 같이, 미네랄 울은 다양한 재료로 만들어질 수 있다. 예를 들어, 본원에 달리 설명된 특정 구체예에서, 미네랄 울은 글래스 울이다. 글래스 울은 다양한 유리, 예를 들어, 실리케이트 유리, 예컨대 보로실리케이트 유리, 알루미노실리케이트 유리 및 알루미노보로실리케이트 유리로 만들어질 수 있다. 글래스 울은 당해 분야에서 흔히 “파이버글래스”로 지칭된다. 다른 구체예에서, 미네랄 울은 스톤 울 (락 울로도 알려짐), 또는 슬래그 울이다.
미네랄 울의 섬유는 바람직하게는 비교적 미세하여, 비교적 낮은 밀도, 따라서 비교적 높은 정도의 단열을 제공하기 위해 블로잉에 의해 설치될 수 있는 재료를 제공한다. 따라서, 본원에 달리 설명된 특정 구체예에서, 미네랄 울의 섬유의 중앙값 직경(즉, 섬유의 길이에 대해 수직인 방향으로 섬유를 가로지르는 최대 거리로서 각각의 섬유에 대해 취해짐)은 약 100 마이크론 이하, 예를 들어, 약 50 마이크론 이하 또는 심지어 약 20 마이크론 이하이다. 비교적 미세한 섬유가 바람직한 경우, 특정 구체예에서 흡입 위험을 발생시키지 않도록 섬유가 지나치게 얇지 않은 것이 바람직하다. 따라서, 본원에 달리 설명된 특정 구체예에서, 미네랄 울의 섬유의 중앙값 직경은 최소 500 nm, 예를 들어, 최소 1 마이크론 또는 최소 2 마이크론이다. 섬유의 길이는, 예를 들어, 재료의 원하는 최종 용도에 따라 달라질 것이다. 본원에 달리 설명된 특정 구체예에서, 섬유의 집합체의 중앙값 길이는 500 mm 이하, 예를 들어, 250 mm 이하, 또는 100 mm 이하이다. 예를 들어, 루즈-필 단열재로 사용하도록 만들어진 섬유는 일반적으로 비교적 짧을 것이다. 특정 구체예에서, 섬유의 집합체의 중앙값 길이는 50 mm 이하, 예를 들어, 25 mm 이하, 또는 심지어 10 mm 이하이다.
미네랄 울 자체는 종래의 방법을 사용하여, 다수의 상이한 재료, 예를 들어, 유리, 암석 또는 석재 (예를 들어, 현무암 또는 휘록암, 또는 다른 화산암 또는 반심성암), 최소 부분적으로 정제된 광물, 슬래그, 또는 이들의 혼합으로부터 제조될 수 있다. 전형적으로, 광물 공급원은 용융되고 다양한 방사, 원심분리, 인발, 또는 기타 섬유화 공정을 사용하여 섬유로 형성된다. 섬유화 공정 자체가 원하는 길이의 섬유를 제공할 수 있거나, 섬유가 원하는 크기로 절단될 수 있다. 생성된 고온 미네랄 섬유는 이후 섬유화 장치로부터 배출되어 하나 이상의 코팅 또는 다른 처리(본원에 기재된 실리콘 포함)가 적용됨에 따라 냉각될 수 있고; 그러한 코팅의 도포/처리가 고온 미네랄 섬유가 냉각되도록 도울 수 있다. 냉각된 섬유가 수집되고, 원하는 경우 추가로 처리된 다음, 포장될 수 있다.
실리콘은 섬유가 여전히 비교적 뜨거울 동안 첨가될 수 있고, 따라서 용매계 실리콘의 용매가 증발되어 섬유 냉각을 돕고 섬유의 표면상의 실리콘의 층으로서 실리콘 코팅을 형성할 수 있다. 당업자는 실리콘의 층이, 특히 분무에서 액적으로부터 형성될 때, 균일한 단일 두께가 아닐 수 있고, 그보다는 개별 섬유에 대해 및 심지어 상이한 면적의 개별 섬유에 대해 상당한 두께 및 커버리지 변화를 가질 수 있음을 이해할 것이다. 그럼에도 불구하고, 섬유의 집합체상의 실리콘의 양은 전체 섬유 질량의 wt%로서 실리콘의 전체 양을 특징으로 할 수 있다. 본원에 달리 설명된 특정 구체예에서, 미네랄 울은 용매계 코팅 조성물로 코팅될 때 200-500 ℃ 범위의 온도이다. 그러한 특정 구체예에서, 미네랄 울은 용매계 코팅 조성물로 코팅될 때 200-465 ℃, 또는 200-430 ℃, 또는 240-500 ℃, 또는 240-465 ℃, 또는 240-430 ℃, 또는 285-500 ℃, 또는 285-465 ℃, 또는 285-430 ℃ 범위의 온도이다. 코팅시, 코팅 조성물의 용매는 증발하기 시작할 수 있고; 이는, 코팅 조성물의 일반적으로 더 낮은 온도와 함께, 미네랄 울을 냉각하고 미네랄 울의 섬유상의 실리콘 코팅을 건조시키는 역할을 할 수 있다. 임의로, 미네랄 울은 미네랄 울을 실리콘의 도포를 위한 원하는 온도로 만들기 위해 코팅 조성물의 도포 전에 (예를 들어, 물의 미스트 분무에 의해) 다소 냉각될 수 있다. 코팅 조성물의 도포시, 많은 용매의 증발 및 코팅 조성물의 일반적으로 더 낮은 온도가 섬유의 온도를, 예를 들어, 50 ℃ 내지 250 ℃ 범위의 온도까지 낮아질 수 있다. 따라서, 섬유가 코팅 전만큼 뜨겁지는 않지만, 여전히 비교적 뜨거울 수 있다.
이론에 얽매이지 않고, 본 발명자들은 특히 섬유가 전형적으로 실리콘의 도포 후 얼마 동안 비교적 뜨겁게 유지된다는 사실로 인해, 미네랄 울 섬유의 표면 산도/염기도가 궁극적인 재료 특성의 결정의 한 가지 중요한 요인이라고 추측한다. 따라서, 본원에 달리 설명된 특정 구체예에서, 미네랄 울은 (즉, 실리콘에 의해 코팅되기 전에) 높은 표면 염기도를 갖는다. 표면 염기도는 미네랄 울을 (즉, 실리콘에 의해 코팅될 공정의 지점에서) 수집하고, 이를 냉각시키고, 다음의 pH 침지 테스트를 수행하여 결정될 수 있다: 미네랄 울(50 g)은 플라스틱 저그에서 1000 g의 탈이온수와 조합된다. 저그 뚜껑을 닫고 30 초 동안 격렬하게 진탕한다. 글래스 울 샘플을 압착하여 유체를 저그로 배출한 다음, 저그로부터의 액체를 250 mL 비커에 여과하고 여과액의 pH를 pH 미터를 사용하여 측정하여 침지 테스트 pH를 얻었다. 본원에 달리 설명된 특정 구체예에서, 미네랄 울은 코팅되기 직전에 8 내지 11 범위의 침지 테스트 pH를 갖는다. 그러한 특정 구체예에서, 미네랄 울은 8.5-11, 또는 8.5-10.5, 또는 8.5-10, 또는 9-11, 또는 9-10.5, 또는 9-10 범위의 침지 테스트 pH를 갖는다.
전술한 바와 같이, 본 발명자들은 특히 본원에 기재된 온도 및/또는 표면 염기도에서 미네랄 울 섬유의 코팅에 고분자량 실리콘을 사용하는 것이 유리할 수 있다고 결정했다. 따라서, 본 발명의 특정 양태에서, 코팅 조성물의 실리콘은 최소 20 kDa의 수평균 분자량을 갖는다. 본원에 달리 설명된 특정 구체예에서, 코팅 조성물의 실리콘은 최소 25 kDa, 또는 최소 30 kDa, 또는 최소 40 kDa, 또는 최소 50 kDa, 또는 최소 60 kDa의 수평균 분자량을 갖는다. 당업자는 용매계 코팅 조성물로부터 효과적으로 코팅될 수 있는 한 다양한 고분자량 재료가 사용될 수 있음을 이해할 것이다.
다양한 실리콘이 본원에 기재된 방법 및 재료에서 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 구체예에서, 실리콘은 폴리실록산, 예를 들어, 디메틸실록산 및 메틸실록산과 같은 알킬실록산; 및 페닐메틸실록산, 2-페닐프로필메틸실록산, 및 페닐실록산과 같은 아릴실록산; 및 3-아미노프로필메틸실록산, 및 아미노에틸아미노프로필메톡시실록산과 같은 작용기화 실록산 중 하나 이상의 중합체 또는 공중합체이다. 특정 구체예에서, 실리콘은 폴리(디메틸실록산)이다. 실리콘은 임의의 편리한 방식, 예를 들어, 트리메틸실릴, 하이드록시, 또는 하이드라이드로 종결될 수 있다.
용매계 코팅 조성물은 다양한 형태로, 예를 들어, 용매 중의 실리콘의 에멀젼으로서, 또는 용매 중의 실리콘의 용액으로서 제공될 수 있다. (즉, 용매는 실제로 실리콘을 용해시킬 필요가 없고; 그보다는, 단지 실리콘에 증발 가능한 액체 캐리어를 제공할 필요가 있다.) 바람직한 특정 구체예에서, 용매계 코팅 조성물의 용매는 수성 유체, 예를 들어, 물이다. 물은 환경적으로 무해하고, 높은 열용량 및 기화열을 갖고 (따라서 고온 미네랄 섬유의 효율적인 냉각을 제공하고), 가연성이 아니며, 많은 상업용 실리콘 분산액의 기초이다. 그러나 일부 경우에 다른 용매가 사용될 수 있다. 코팅 조성물 중의 실리콘의 농도는 예를 들어 0.01-5 중량% 범위일 수 있다. 특정 구체예에서, 코팅 조성물 중의 실리콘의 농도는 0.01-5%, 또는 0.01-3%, 또는 0.01-2%, 또는 0.01-1%, 또는 0.01-0.5%, 또는 0.05-5%, 또는 0.05-3%, 또는 0.05-2%, 또는 0.05-1%, 또는 0.05-0.5%, 또는 0.1-5%, 또는 0.1-3%, 또는 0.1-2%, 또는 0.1-1%, 또는 0.1-0.5%의 범위이다.
코팅 조성물을 미네랄 울에 도포하기 위해 종래의 코팅 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 많은 종래의 제조 방법에서, 섬유는 수집될 냉각 구역을 통해 수직으로 떨어져 형성되고; 코팅 조성물이 미네랄 울의 섬유가 떨어지면서 이에 분무될 수 있다. 분무 속도는 원하는 양의 코팅을 섬유상에 제공하기 위해 섬유의 형성 속도와 관련하여 조정될 수 있다. 물론, 다른 도포 방법이 사용될 수 있다. (예를 들어, 분무를 통한) 미네랄 울에 대한 코팅 조성물의 도포 비율(즉, 임의의 시스템 손실을 포함하여 미네랄 울에 전도되는 양)은, 예를 들어 미네랄 울 그램당 0.1-10 mg 범위 실리콘, 예를 들어, 미네랄 울 그램당 0.1-5, 또는 0.1-3, 또는 0.1-2, 또는 0.1-1, 또는 0.2-10, 또는 0.2-5, 또는 0.2-3, 또는 0.2-2, 또는 0.2-1, 또는 0.5-10, 또는 0.5-5, 또는 0.5-3, 또는 0.5-2 mg 범위 실리콘일 수 있다.
당업자는 도포된 코팅 조성물 중의 모든 실리콘이 초기에 섬유상에 유지될 것이 아님을 이해할 것이고; 일부 분율의 코팅 조성물이 섬유에 의해 픽업되지 않게 하는 시스템 손실이 전형적으로 존재한다. 분무 후 섬유상의 실리콘의 양은 특정 구체예에서, 예를 들어 미네랄 울 그램당 0.1-10 mg 범위 실리콘, 예를 들어, 미네랄 울 그램당 0.1-5, 또는 0.1-3, 또는 0.1-2, 또는 0.1-1, 또는 0.2-10, 또는 0.2-5, 또는 0.2-3, 또는 0.2-2, 또는 0.2-1, 또는 0.5-10, 또는 0.5-5, 또는 0.5-3, 또는 0.5-2 mg 범위 실리콘일 수 있다.
코팅 조성물이 도포되면, 용매는 증발되어 실리콘 코팅된 미네랄 울을 제공한다. 당업자는 많은 시스템에서, 용매를 증발시키기 위해 필요한 배치; 코팅시 미네랄 울의 온도, 시스템의 온도가 특별히 필요하지 않고, 장치를 통한 공기 또는 다른 가스의 흐름이 용매를 증발시키기에 충분함을 이해할 것이다. 물론, 다른 구체예에서, 실리콘 코팅된 미네랄 울은 용매를 증발시키기 위해 가열되거나 공기 또는 다른 공정 가스의 흐름에 노출될 수 있다. 실리콘 코팅된 미네랄 울은, 예를 들어, 당해 분야에서 통상적인 바와 같이 컨베이어에서 수집될 수 있다.
당업자는 다양한 다른 재료가 미네랄 울에 적용될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 정전기 방지 첨가제, 예컨대 사차 암모늄 염이 미네랄 울에 (예를 들어, 수용액으로부터의 분무 도포에 의해), 최종 제품에서 정전기 축적을 방지하기에 효과적인 양으로 도포될 수 있다.
유사하게, 많은 구체예에서, 탈진유(예를 들어, 브라이트 스톡 오일)가 먼지를 억제하기 위해 최종 제품에 도포될 수 있다. 오일은, 예를 들어 미네랄 울의 0.5-4 중량% 범위 내의 양, 예를 들어, 약 2%로 제공될 수 있다. 종래의 오일, 예를 들어, Exxon-Mobil의 Telura™ 720E 또는 Prorex 100가 사용될 수 있다. 소량(예를 들어, 약 2 중량%)의 계면활성제(예를 들어, 비이온성 또는 양이온성, 예컨대 모노-, 디- 또는 트리-지방산 에스테르)가 오일에 포함될 수 있다.
당업자는 이들 및 다른 추가 물질이 임의의 바람직한 순서로 미네랄 울에 도포될 수 있음을 이해할 것이다. 예를 들어, 한 구체예에서, 미네랄 울에 실리콘-함유 조성물이 도포된 후 정전기 방지 첨가제가 도포되고, 그 동안 미네랄 울은 여전히 따뜻하며, 미네랄 울이 냉각된 후 오일이 도포된다. 그러한 다른 구체예가 가능하다. 특정 구체예에서, 이들 및 다른 추가 물질 중 하나 이상이 (예를 들어, 실리콘-함유 코팅 조성물에 혼합되어, 또는 실리콘-함유 코팅 조성물과 동시에 도포되어) 실리콘-함유 코팅 조성물과 동시에 도포된다. 그러나, 다른 구체예에서, 실질적으로 다른 물질이 실리콘과 함께 도포되지 않는다 (즉, 실리콘-함유 코팅 조성물이 본질적으로 실리콘 및 용매로 구성된다).
특정 구체예에서, 실리콘 코팅된 미네랄 울은 결합되지 않은 루즈-필 재료로서 형성되며, 즉, 실질적으로 결합제가 실리콘 코팅된 미네랄 울 미네랄 울에 도포되지 않는다. 그러한 재료는, 예를 들어, 건물의 내부 표면에 배치하기 위해 호스를 통한 블로잉에 의해 종래의 루즈-필 단열 방법을 사용하여 설치하기에 적합한 비교적 짧은 섬유로서 제공될 수 있다.
본원에 기재된 실리콘 코팅된 미네랄 울 재료는, 예를 들어 압축 및 포장에 의해, 예를 들어 백 및 기타 밀봉 용기에 포장될 수 있다.
본 발명의 또 다른 양태는 본원에 기재된 공정에 의해 제조된 실리콘 코팅된 미네랄 울이다.
본 발명의 또 다른 양태는 최소 20 kDa의 수평균 분자량을 갖는 실리콘을 포함하는 실리콘 코팅을 갖는 미네랄 울 섬유의 집합체를 포함하는 미네랄 울을 포함하는 실리콘 코팅된 미네랄 울이다. 실리콘의 분자량은 매트릭스-보조 레이저 탈착 이온화-비행 시간 2차 이온 질량 분석법(MALDI-TOF SIMS)을 통해 결정될 수 있다. 그러한 특정 구체예에서, 실리콘은 최소 25 kDa, 예를 들어, 최소 30 kDa, 또는 최소 40 kDa, 또는 최소 50 kDa, 또는 최소 60 kDa, 또는 최소 70 kDa의 수평균 분자량을 갖는다. 그러한 미네랄 울의 제조에서 사용되는 실리콘의 분자량은, 특정 광물 재료 및 제조 공정을 고려하여, 그러한 분자량을 갖는 코팅 실리콘을 포함하는 최종 생성물을 제공하도록 선택될 수 있다. 코팅 조성물에서 고분자량 실리콘의 사용은 실질적으로 더 높은 분자량의 실리콘 코팅, 따라서 종래의 저분자량 실리콘의 사용보다 실질적으로 더 높은 품질을 제공할 수 있다.
본 발명의 이러한 양태에 따른 실리콘 코팅된 미네랄 울은 상기 기재된 방법과 관련하여 실질적으로 상기 기재된 바와 같을 수 있다. 특정 구체예에서, 본 발명의 이러한 양태에 따른 실리콘 코팅된 미네랄 울은 본원에 기재된 방법에 의해 제조될 수 있다.
본원에 기재된 실리콘 코팅된 미네랄 울 재료는 원하는 최종 용도에 따라 다양한 밀도로 제공될 수 있다. 예를 들어, 단열재로서 사용하기 위해, 실리콘 코팅된 미네랄 울 재료는 일부 구체예에서 0.1-20 lb/ft3 범위의 밀도를 갖도록 제공될 수 있다. 다양한 구체예에서, 실리콘 코팅된 미네랄 울 재료는 0.25-8 lb/ft3 (예를 들어, 미네랄 울이 글래스 울임); 또는 0.25-2 lb/ft3 (예를 들어, 미네랄 울이 가요성 건물 단열재의 형태임); 또는 0.25-0.75 lb/ft3 (예를 들어, 미네랄 울이 가요성 고압축성 건물 단열재 형태임); 또는 0.25-0.510 lb/ft3 (예를 들어, 미네랄 울이 루즈-필 단열재 형태임) 범위의 밀도를 갖는다.
본원에 기재된 미네랄 울 재료는 건물 구조의 단열을 포함하는 다양한 상황에서 단열재로 유리하게 사용될 수 있다.
따라서, 본 발명의 또 다른 양태는 단열된 구조물이고, 상기 단열된 구조물은 내부 표면 (예를 들어, 벽, 천장, 바닥, 다락방, 지하실의 표면, 또는 또 다른 건물 표면), 및 내부 표면에 배치된 본원에 기재된 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는다. 그러한 한 구체예가 도 2에 나타난다. 여기서, 단열된 구조물은 주택(200)이며, 다락방 섹션이 자세히 나타난다. 내부 표면은 다락방(220)에 대면하는 천장 표면(210)이며, 본원에 기재된 실리콘 코팅된 미네랄 울(230)이 내부 표면에 대해 배치된다. 실리콘 코팅된 미네랄 울과 내부 표면 사이의 하나 이상의 라이너 층이 있을 수 있다. 예를 들어, 이 구체예에서 실리콘 코팅된 미네랄 울은 단열 배트 형태이며, (예를 들어, 종이로 형성된) 라이너(232)가 미네랄 울을 둘러싼다.
예를 들어, 본원에 기재된 바와 같은 루즈-필 재료가 소위 “블로우 인 블랭킷(blow-in-blanket)”적용에서 사용될 수 있고, 여기서 그물 또는 다른 직물이 (예를 들어, 벽 스터드 사이의) 공동을 둘러싸고 루즈-필 단열재가 둘러싸인 공동에 배치된다. 그러한 구체예가 도 3에 나타나고, 여기서 주택(300)의 외부 벽 구조가 상세히 나타난다. 여기서, 직물(370)은 외부 표면(365) (여기서, 외장의 표면)에 의해 부분적으로 한정된 공동(340)을 둘러싼다. 본원에 기재된 바와 같은 루즈-필 실리콘 코팅된 미네랄 울(330)이 직물에 의해 한정된 공동에 배치된다. 루즈-필 재료가 또한 유리하게는 소위 “오픈 블로우(open-blow)”적용에서 사용될 수 있고, 예를 들어 여기서 루즈-필 재료가 다락방 바닥 또는 구조물의 천장 위에 (예를 들어 도 2에 대해 전술한 바와 같이 상향 표면을 따라) 느슨하게 배치된다.
본 발명의 또 다른 양태는 내부 표면 및 외부 표면, 및 내부 표면과 외부 표면 사이의 공동에 배치되고 이를 적어도 부분적으로 채우는 본원에 기재된 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 구조물(예를 들어, 건물)이다. 공동은 예를 들어 구조물의 벽, 구조물의 천장, 또는 구조물의 바닥에 있을 수 있다. 그러한 구조물이 도 3에 나타나고, 공동이 내부 표면(360) (여기서, 벽판의 표면) 및 외부 표면(365)에 의해 한정된다. 그러한 특정 구체예에서, 공동은 본원에 기재된 루즈-필 단열재로 실질적으로 (예를 들어, 최소 90 vol%) 채워진다. 본 발명의 또 다른 양태는 제1 표면 및 제2 표면, 및 제1 표면 및 제2 표면 사이에 배치된 본원에 기재된 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 공동이다.
따라서, 본원에 기재된 재료가 다양한 구조물 단열에서 그 안의 공동에 배치되어 사용될 수 있다.
본원에 기재된 루즈-필 단열재는 비교적 낮은 밀도, 예를 들어, 0.25-0.510 lb/ft3로 설치될 수 있다. 본원에 기재된 루즈-필 단열재는 종래의 방법을 사용하여, 예를 들어, 블로잉에 의해 설치될 수 있다. 종래의 블로잉 방법이 사용될 수 있다. 예를 들어, 특정 구체예에서, 루즈-필 단열재는 접착을 촉진하고 및/또는 설치될 현장에서 날림을 방지하기 위해 첨가제와 함께 제공될 수 있다. 예를 들어, 루즈-필 단열재는 블로잉 작업 동안 재료를 제자리에 유지시키기 위해 물 (또는 일부 다른 휘발성 액체)와 함께 블로잉될 수 있고; 액체는 설치 후 증발할 수 있다. 다른 구체예에서, 첨가제가, 예를 들어 보다 영구적인 접착을 제공하기 위해 접착제 또는 결합제일 수 있다. 당업자는 그러한 방법 수행에서 종래의 재료를 사용할 수 있다.
본 발명자들은 본원에 기재된 더 높은 분자량의 실리콘으로부터 다수의 장점을 관찰했다. 예를 들어, 미네랄 울 섬유는 높은 소수성을 가질 수 있다. 더욱이, 재료는 섬유를 코팅하기 위해 사용되는 실리콘이 본원에 기재되는 더 높은 분자량의 실리콘인 경우 설치된 바와 같이 더 낮은 밀도를 가질 수 있다. 이는 루즈-필 단열재의 맥락에서 특히 중요하다; 그러한 단열재는 포장을 위해 압축되고, 블로잉 공정은 원하는 낮은 밀도로 압축 해제하기 위해 사용된다. 후술하는 바와 같이, 본 발명자들은 더 높은 분자량의 실리콘 사용이 더 낮은 분자량의 실리콘으로 만들어진 비교 재료보다 더 낮은 밀도로 블로잉될 수 있는 재료를 유발하는 것으로 결정했다. 이론에 얽매이지 않고, 본 발명자들은 이것이, 섬유가 서로 더 쉽게 미끄러져 블로잉 동안 증가된 재료 팽창, 따라서 설치됨에 따라 더 낮은 밀도를 유발할 수 있도록, 증가된 섬유 윤활성을 유발하는 증가된 실리콘 커버리지로 인한 것으로 상정한다.
놀랍게도, 이러한 이점은 코팅 작업에서 훨씬 더 적은 실리콘이 사용될 때에도 관찰될 수 있다. 본 발명자들은, 후술하는 바와 같이, 고분자량 실리콘으로 코팅된 재료의 성능이 두 배의 양의 더 낮은 분자량 실리콘으로 코팅된 재료보다 더 우수할 수 있는 것으로 결정했다.
한 세트의 실험에서, 유리 섬유는 여전히 뜨거운 동안 (즉, 스피닝 헤드로부터 떨어지는 동안, 285-430 ℃ 범위의 온도) 실리콘의 수성 에멀젼으로 코팅되고, 이후 통상적으로 사차 암모늄 염 및 오일로 처리된 다음, 압축되고 약 8 lb/ft3에서 종래의 31 lb 백에 포장되었다. 대조 재료는 물 중의 0.7 wt% 에멀젼으로부터 약 13.7 kDa의 수평균 분자량을 갖는 폴리(디메틸실록산) (“저 MW 실리콘”)으로 코팅되어, 0.14 wt% 총량 실리콘이 섬유에 분무되었다. 세 가지 실험 코팅이 공칭 수평균 분자량 62.7 kDa (“고 MW 실리콘 1”을 갖는 폴리(디메틸실록산)을 사용하여 수행되었다. 코팅은 (동일한 양의 실리콘을 도포하기 위해) 대조군에서와 같이 동일한 농도의 실리콘을 사용할 뿐만 아니라, (절반 양을 도포하기 위해) 절반 농도 및 (1.5배 양을 도포하기 위해) 1.5배 농도를 사용하여 수행되었다. 상이한 저장 시간 후, 재료가 1 피트 깊이로 블로잉되고 두 개의 31-lb 백당 1 피트 깊이에서 커버리지가 측정되고; 이 값은 제곱 피트로 나타낸 커버리지로 및 밀도로 전환되어 (즉, 공식
Figure 112020132123660-pct00001
에 의해) 나타난다. 하기 표는 제조 당일 (0), 및 제조 후 14, 36, 62 및 90 일에 블로잉된 대조군 저분자량-코팅된 재료 및 세 가지의 고분자량-코팅된 재료(즉 대조군과 비교하여 0.5, 1.0, 및 1.5 배 코팅 양)에 대한 밀도 데이터를 제공한다. 데이터는 고분자량 재료를 사용한 코팅이 절반의 양의 실리콘을 사용하더라도 더 낮은 밀도를 유발함을 입증했다.
시간 0 일 14 일 35 일 62 일 90 일
대조군 (저 MW) 139.6 ft2
0.444 lb/ft3 		147.9 ft2
0.419 lb/ft3 		151.9 ft2
0.408 lb/ft3 		144.9 ft2
0.428 lb/ft3 		159.8 ft2
0.388 lb/ft3
0.5x (고 MW) 156.6 ft20.396 lb/ft3 166.2 ft2
0.373 lb/ft3 		165.3 ft2
0.375 lb/ft3 		152.0 ft2
0.408 lb/ft3 		167.1 ft2
0.371 lb/ft3
1.0x (고 MW) 152.7 ft20.406 lb/ft3 162.7 ft2
0.381 lb/ft3 		145.2 ft2
0.427 lb/ft3 		153.9 ft2
0.403 lb/ft3 		160.6 ft2
0.386 lb/ft3
1.5x (고 MW) - - 160.6 ft20.386 lb/ft3 - 159.8 ft2
0.388 lb/ft3
또 다른 실험 세트가 다양한 실리콘 코팅된 미네랄 울 상의 실리콘 코팅의 분자량을 측정하기 위해 수행되었다. 코팅을 톨루엔을 사용하여 (약 60 g 미네랄 울당 약 450 mL의 용매) 밤새 추출했고; 여과 및 회전 증발을 통한 여과액의 건조 후, 잔류물을 투과 크로마토그래피를 위해 10 mL 테트라하이드로푸란에 녹였다. 기기는 폴리스타이렌 표준을 사용하여 보정되었고; 나타난 오차 막대는 크로마토그래피 시스템에서 동일한 물질의 두 번 주입의 표준 편차이다. 모든 경우에, 열중량 분석 및 시간-분할 적외선 분광법이 추출된 물질이 실리콘임을 확인했다. 실험 샘플의 경우, 섬유를 코팅하기 위해 사용된 실리콘 에멀젼이 또한 에멀젼 용매의 증발 및 테트라하이드로푸란에 녹임에 의해 측정되었다.
도 1은 겔 투과 크로마토그래피(평균 두 번 실행, 폴리스타이렌 표준으로 보정)에 의해 측정한 코팅의 분자량(Mp, 피크 질량, Da)을 나타내는 막대 그래프이다. 각 샘플의 첫 번째 실행 데이터가 하기 표에 또한 제공된다:
샘플 Mp (Da) Mn (Da) Mw (Da)
상용 샘플 1 13000 17000 26000
상용 샘플 2 ~600 - -
상용 샘플 3 ~300 -
저 MW 실리콘, 위치 C 14000 21000 42000
고 MW 실리콘 1, 위치 A 57000 - -
고 MW 실리콘 1, 위치 B 60000 67000 112000
고 MW 실리콘 2, 위치 B, 샘플 1(둘의 GPC 실행이 나타남) 18000
17000		 36000
32000		 77000
61000
고 MW 실리콘 2, 위치 B, 샘플 2 17000 28000 75000
고 MW 실리콘 2, 위치 C 50000 81000 146000
저 MW 실리콘 에멀젼 14000 22000 41000
고 MW 실리콘 1 에멀젼 63000 71000 102000
고 MW 실리콘 2 에멀젼 82000 83000 119000
도 1에서, 세 가지 상용 재료뿐만 아니라, 상기한 첫 번째 세트의 실험에 기재된 바와 같이 코팅된 다섯 가지 실험 샘플에 대한 데이터가 제공된다. 고 MW 실리콘 1은 약 67 kDa의 피크 분자량(Mp)을 갖는 것으로 측정되었고; 제1 위치 및 제2 위치(위치 A 및 B)로부터 코팅된 섬유 재료는 약 58 kDa의 Mp 값을 갖는 추출물을 가졌다. 고 MW 실리콘 2, 폴리(디메틸실록산) 실리콘은 약 62 kDa의 Mp 값을 갖는 것으로 측정되었고; 제3 위치 (위치 C)로부터 코팅된 섬유 재료는 약 50 kDa의 Mp 값을 갖는 추출물을 가졌다. 그러나 위치 B에서 추출물은 단지 약 18 kDa이었다. 저 MW 실리콘은 약 14 kDa의 피크 분자량을 제공하는 것으로 측정되었고; 위치 C에서 제조된 상응하는 섬유 재료는 약 10 kDa의 피크 분자량을 갖는 추출물을 가졌다.
또 다른 세트의 실험에서, 코팅된 섬유를 위치 B 및 위치 C로부터, 둘의 추가 위치, 위치 D 및 위치 E로부터 매주 수집했다 (7일 간격으로 수집) . 여러 주의 수집 동안, 사용된 실리콘이 저분자량 실리콘으로부터 더 높은 분자량의 실리콘 중 하나로 전환되었다. 각 수집에서 생성물의 두 개의 31-lb 백을 수집하고; 재료가 1 피트 깊이에서 블로잉되고 두 개의 31-lb 백당 1 피트 깊이에서 (제곱 피트로 나타낸) 커버리지가 측정되었다. 데이터는 아래에 제공된다.
위치 B
저 MW 실리콘 고 MW 실리콘 2
주 커버리지 주 커버리지
1 148.3 9 158.1
2 152.4 10 156.2
3 156.5 11 155.6
4 155.5 12 155.6
5 158 13 159.4
6 155.2 14 154.6
7 156.8 15 157
8 158.7 16 156.8
평균 155.2 평균 156.7
위치 C
저 MW 실리콘 고 MW 실리콘 2
주 커버리지 주 커버리지
1 152.1 7 161
2 155.53 8 158.96
3 156.55 9 158.37
4 157.09 10 159.55
5 159.93 11 157.98
6 159.89
평균 156.8 평균 159.2
위치 D
저 MW 실리콘 고 MW 실리콘 1
주 커버리지 주 커버리지
1 155.1 9 155.1
2 153.9 10 161.3
3 151 11 153.2
4 148.2 12 155.6
5 154.5 13 154.2
6 146.8 14 153.8
7 149 15 154.3
8 147.4 16 157.5
평균 150.7 평균 155.6
위치 E
저 MW 실리콘 고 MW 실리콘 1
주 커버리지 주 커버리지
1 165.14 9 165.11
2 167.03 10 172.9
3 168.32 11 168.88
4 165.2 12 160.53
5 163.7 13 163.03
6 158.09 14 154.2
7 159.5 15 161.05
8 153.24 16 164.11
평균 162.5 평균 163.7
이러한 주간 데이터 포인트는 일관된 커버리지를 갖는 생성물을 제공하기 위한 노력으로 공정 제어가 지속적으로 시행된다는 사실로 인해 혼동될 수 있다. 변경 시의 효과를 입증하기 위해, 위치 C, 고 MW 실리콘 2에 대한 10일 분량의 데이터가 하루에 여러 번 샘플랭되고 테스트되는 재료로써 제공된다. 실리콘은 5 일과 6 일 사이에 저 MW 실리콘과 고 MW 실리콘 2 사이에서 변경되었다. 1-5 일에 걸친 평균 커버리지가 157.6 ft2인 한편, 6-10 일에 걸친 평균 커버리지는 163.8 ft2이었다.
Figure 112020132123660-pct00002
더욱이, 고분자량 실리콘으로 만들어진 재료가 저분자량 실리콘으로 만들어진 종래의 재료보다 설치를 위해 취급될 때 뭉치는 경향이 훨씬 더 적음이 밝혀졌다. 이러한 감소된 뭉침은 더 우수한 커버리지 균일성, 설치 동안 더 우수한 흐름, 및 전달 기계의 더 적은 막힘 및 따라서 재료의 설치 동안 더 적은 작업 중단을 포함하는 다수의 작업상의 이점을 야기한다.
본 발명의 다양한 양태는 논리적으로 또는 기술적으로 불일치하지 않는 임의의 수 및 임의의 조합으로 조합될 수 있는 다음에 열거된 구체예에 의해 제공된다.
구체예 1. 다음 단계를 포함하는 실리콘 코팅된 미네랄 울 제조 방법:
미네랄 울 섬유의 집합체를 포함하는 미네랄 울을 제공하는 단계;
미네랄 울에 실리콘을 포함하는 용매계 코팅 조성물을 도포하는 단계, 상기 코팅 조성물의 실리콘은 최소 25 kDa의 수평균 분자량을 가짐; 및
용매를 증발시켜 실리콘 코팅된 미네랄 울을 제공하는 단계.
구체예 2. 구체예 1에 있어서, 미네랄 울은 글래스 울인 방법.
구체예 3. 구체예 1에 있어서, 미네랄 울은 스톤 울 또는 슬래그 울인 방법.
구체예 4. 구체예 1-3 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울의 섬유의 중앙값 직경(즉, 각각의 섬유에 대해, 섬유의 길이에 대해 수직인 방향으로 섬유를 가로지르는 최대 거리로서 취해짐)은 약 100 마이크론 이하, 예를 들어, 약 50 마이크론 이하 또는 심지어 약 20 마이크론 이하인 방법.
구체예 5. 구체예 1-4 중 어느 하나에 있어서, 섬유의 집합체의 중앙값 길이는 500 mm 이하, 예를 들어, 250 mm 이하, 또는 100 mm 이하인 방법.
구체예 6. 구체예 1-5 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울은 용매계 코팅 조성물로 코팅될 때 200-500 ℃ 범위의 온도인 방법.
구체예 7. 구체예 1-5 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울은 용매계 코팅 조성물로 코팅될 때 200-465 ℃ 범위, 예를 들어 200-430 ℃, 또는 240-500 ℃, 또는 240-465 ℃, 또는 240-430 ℃, 또는 285-500 ℃, 또는 285-465 ℃, 또는 285-430 ℃ 범위의 온도인 방법.
구체예 8. 구체예 1-7 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울은 코팅되기 직전에 8 내지 11 범위의 침지 테스트 pH를 갖는 방법.
구체예 9. 구체예 1-7 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울은 8.5-11 범위, 예를 들어 8.5-10.5, 또는 8.5-10, 또는 9-11, 또는 9-10.5, 또는 9-10 범위의 침지 테스트 pH를 갖는 방법.
구체예 10. 구체예 1-9 중 어느 하나에 있어서, 코팅 조성물의 실리콘은 최소 30 kDa의 수평균 분자량을 갖는 방법.
구체예 11. 구체예 1-9 중 어느 하나에 있어서, 코팅 조성물의 실리콘은 최소 40 kDa의 수평균 분자량을 갖는 방법.
구체예 12. 구체예 1-9 중 어느 하나에 있어서, 코팅 조성물의 실리콘은 최소 50 kDa의 수평균 분자량을 갖는 방법.
구체예 13. 구체예 1-9 중 어느 하나에 있어서, 코팅 조성물의 실리콘은 최소 60 kDa의 수평균 분자량을 갖는 방법.
구체예 14. 구체예 1-9 중 어느 하나에 있어서, 코팅 조성물의 실리콘은 최소 70 kDa의 수평균 분자량을 갖는 방법.
구체예 15. 구체예 1-14 중 어느 하나에 있어서, 실리콘은 폴리실록산인 방법.
구체예 16. 구체예 15에 있어서, 실리콘은 폴리(디메틸실록산)인 방법.
구체예 17. 구체예 15에 있어서, 실리콘은 디메틸실록산 및 메틸실록산과 같은 알킬실록산; 및 페닐메틸실록산 2-페닐프로필메틸실록산, 및 페닐실록산과 같은 아릴실록산; 및 3-아미노프로필메틸실록산과 같은 작용기화 실록산 중 하나 이상의 중합체 또는 공중합체인 방법.
구체예 18. 구체예 17에 있어서, 중합체 또는 공중합체는 3-아미노프로필메틸실록산과 같은 작용기화 실록산을 포함하는 방법.
구체예 19. 구체예 1-18 중 어느 하나에 있어서, 용매계 코팅 조성물의 용매는 수성 용매, 예를 들어, 물인 방법.
구체예 20. 구체예 19에 있어서, 실리콘은 용매 중 에멀젼으로서 제공되는 방법.
구체예 21. 구체예 1-20 중 어느 하나에 있어서, 코팅 조성물 중의 실리콘의 농도는 0.01-5 중량% 범위인 방법.
구체예 22. 구체예 1-21 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울에 대한 코팅 조성물의 도포 비율은 미네랄 울 그램당 0.1-10 mg 범위 실리콘인 방법.
구체예 23. 구체예 1-22 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울에 대한 코팅 조성물의 도포 비율은 미네랄 울 그램당 0.1-5 범위, 예를 들어, 0.1-3, 또는 0.1-2, 또는 0.1-1, 또는 0.2-10, 또는 0.2-5, 또는 0.2-3, 또는 0.2-2, 또는 0.2-1, 또는 0.5-10, 또는 0.5-5, 또는 0.5-3, 또는 0.5-2 mg 범위인 방법.
구체예 24. 구체예 1-23 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울에 대한 용매계 코팅 조성물의 도포는 미네랄 울의 온도를 50 ℃ 내지 250 ℃ 범위로 낮추는 방법.
구체예 25. 구체예 1-24 중 어느 하나에 있어서, 분무 후 섬유상의 실리콘의 양은 미네랄 울 그램당 0.1-10 mg 범위 실리콘인 방법.
구체예 26. 구체예 1-24 중 어느 하나에 있어서, 분무 후 섬유상의 실리콘의 양은 미네랄 울 그램당 0.1-5 범위, 예를 들어, 0.1-3, 또는 0.1-2, 또는 0.1-1, 또는 0.2-10, 또는 0.2-5, 또는 0.2-3, 또는 0.2-2, 또는 0.2-1, 또는 0.5-10, 또는 0.5-5, 또는 0.5-3, 또는 0.5-2 mg 범위 실리콘인 방법.
구체예 27. 구체예 1-26 중 어느 하나에 있어서, 유효량의 정전기 방지 첨가제(예를 들어, 사차 암모늄 염)를 미네랄 울에 도포하는 것을 추가로 포함하는 방법.
구체예 28. 구체예 1-27 중 어느 하나에 있어서, 탈진유를 미네랄 울에 미네랄 울의 0.4-4 중량% 범위의 양으로 도포하는 것을 추가로 포함하는 방법.
구체예 29. 구체예 1-28 중 어느 하나에 있어서, 실리콘 코팅된 미네랄 울은 결합되지 않은 루즈-필 재료로서 형성되는 방법.
구체예 30. 구체예 1-29 중 어느 하나에 있어서, 실리콘 코팅된 미네랄 울을 압축하고 밀봉된 용기에 포장하는 것을 추가로 포함하는 방법.
구체예 31. 최소 25 kDa의 수평균 분자량을 갖는 실리콘을 포함하는 실리콘 코팅을 갖는 미네랄 울 섬유의 집합체를 포함하는 미네랄 울을 포함하는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 32. 구체예 31에 있어서, 실리콘은 최소 30 kDa의 수평균 분자량을 갖는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 33. 구체예 31에 있어서, 실리콘은 최소 40 kDa의 수평균 분자량을 갖는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 34. 구체예 31에 있어서, 실리콘은 최소 50 kDa의 수평균 분자량을 갖는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 35. 구체예 31에 있어서, 실리콘은 최소 60 kDa의 수평균 분자량을 갖는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 36. 구체예 31에 있어서, 실리콘은 최소 70 kDa의 수평균 분자량을 갖는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 37. 구체예 31-36 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울은 글래스 울인 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 38. 구체예 31-36 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울은 스톤 울 또는 슬래그 울인 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 39. 구체예 31-38 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울의 섬유의 중앙값 직경(즉, 각각의 섬유에 대해, 섬유의 길이에 대해 수직인 방향으로 섬유를 가로지르는 최대 거리로서 취해짐)은 약 100 마이크론 이하, 예를 들어, 약 50 마이크론 이하 또는 심지어 약 20 마이크론 이하인 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 40. 구체예 31-39 중 어느 하나에 있어서, 섬유의 집합체의 중앙값 길이는 500 mm 이하, 예를 들어, 250 mm 이하, 또는 100 mm 이하인 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 41. 구체예 31-39 중 어느 하나에 있어서, 섬유의 집합체의 중앙값 길이는 50 mm 이하, 예를 들어, 25 mm 이하, 또는 10 mm 이하인 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 42. 구체예 31-40 중 어느 하나에 있어서, 실리콘은 폴리실록산, 예를 들어, 폴리(디메틸실록산)인 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 43. 구체예 42에 있어서, 실리콘은 디메틸실록산 및 메틸실록산과 같은 알킬실록산; 및 페닐메틸실록산 2-페닐프로필메틸실록산, 및 페닐실록산과 같은 아릴실록산; 및 3-아미노프로필메틸실록산과 같은 작용기화 실록산 중 하나 이상의 중합체 또는 공중합체인 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 44. 구체예 43에 있어서, 중합체 또는 공중합체는 3-아미노프로필메틸실록산과 같은 작용기화 실록산을 포함하는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 45. 구체예 31-44 중 어느 하나에 있어서, 섬유상의 실리콘의 양은 미네랄 울 그램당 0.1-10 mg 범위 실리콘인 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 46. 구체예 31-44 중 어느 하나에 있어서, 섬유상의 실리콘의 양은 미네랄 울 그램당 0.1-10 범위, 예를 들어, 0.1-5, 예를 들어, 0.1-3, 또는 0.1-2, 또는 0.1-1, 또는 0.2-10, 또는 0.2-5, 또는 0.2-3, 또는 0.2-2, 또는 0.2-1, 또는 0.5-10, 또는 0.5-5, 또는 0.5-3, 또는 0.5-2 mg 범위 실리콘인 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 47. 구체예 31-46 중 어느 하나에 있어서, 유효량의 정전기 방지 첨가제(예를 들어, 사차 암모늄 염)를 추가로 포함하는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 48. 구체예 31-47 중 어느 하나에 있어서, 미네랄 울 상의 탈진유를 미네랄 울의 0.4-4 중량% 범위의 양으로 추가로 포함하는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 49. 구체예 31-48 중 어느 하나에 있어서, 실리콘 코팅된 미네랄 울은 결합되지 않은 루즈-필 재료로서 형성되는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 50. 구체예 31-49 중 어느 하나에 있어서, 압축되고 밀봉된 용기에 포장되는 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 51. 구체예 31-50 중 어느 하나에 있어서, 구체예 1-30 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 52. 구체예 1-30 중 어느 하나의 방법에 의해 제조된 실리콘 코팅된 미네랄 울.
구체예 53. 내부 표면 (예를 들어, 벽, 천장, 바닥, 다락방, 지하실의 표면, 또는 또 다른 건물 표면), 및 내부 표면에 대해 배치된 구체예 31-52 중 어느 하나에 따른 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 구조물.
구체예 54. 구체예 53에 있어서, 내부 표면은 다락방 바닥의 또는 구조물의 천장 위의 상향 표면인 단열된 구조물.
구체예 55. 내부 표면 및 외부 표면, 및 내부 표면과 외부 표면 사이의 공동에 배치되고 적어도 이를 부분적으로 채우는 구체예 31-52 중 어느 하나에 따른 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 구조물.
구체예 56. 내부 표면 및 외부 표면, 및 내부 표면과 외부 표면 사이의 공동에 배치되고 이를 실질적으로 채우는 구체예 31-52 중 어느 하나에 따른 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 구조물.
구체예 57. 내부 표면 및 외부 표면, 및 내부 표면 및 외부 표면 사이의 공동에 배치되고 이를 적어도 부분적으로 채우는 (예를 들어, 실질적으로 채우는) 구체예 31-52 중 어느 하나에 따른 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 공동.
구체예 58. 구체예 53-57 중 어느 하나에 있어서, 실리콘 코팅된 미네랄 울은 0.25-0.510 lb/ft3의 밀도를 갖는 단열 공동 또는 구조물.
본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 본원에 기재된 공정 및 장치에 다양한 수정 및 변경이 이루어질 수 있음이 당업자에게 명백할 것이다. 따라서, 첨부된 구체예 및 이의 균등물의 범위 내에 있는 경우 본 개시가 그러한 본 발명의 수정 및 변경을 포함하는 것으로 의도된다.

Claims (19)

  1. 실리콘 코팅된 미네랄 울의 결합되지 않은 루즈-필(loose-fill) 단열재의 제조 방법으로서,
    루즈 미네랄 울 섬유의 집합체를 포함하는 루즈-필 미네랄 울을 제공하는 단계;
    루즈-필 미네랄 울에 실리콘을 포함하는 용매계 코팅 조성물을 도포하는 단계로서, 상기 코팅 조성물의 실리콘은 최소 25 kDa의 수평균 분자량을 갖는, 단계; 및
    용매를 증발시켜 실리콘 코팅된 미네랄 울을 제공하는 단계를 포함하고,
    상기 미네랄 울에 대한 코팅 조성물의 도포 비율은 미네랄 울 그램당 0.1 내지 3mg 범위의 실리콘인, 제조 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 미네랄 울은 글래스 울인, 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 미네랄 울은, 미네랄 울이 용매계 코팅 조성물로 코팅될 때, 200-500 ℃ 범위의 온도인, 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 미네랄 울은, 미네랄 울이 코팅되기 직전에, 8 내지 11 범위의 침지 테스트 pH를 갖는, 방법.
  5. 제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물의 실리콘은 최소 40 kDa의 수평균 분자량을 갖는, 방법.
  6. 제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물의 실리콘은 최소 60 kDa의 수평균 분자량을 갖는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 실리콘은 폴리(디메틸실록산)인, 방법.
  8. 제6항에 있어서, 실리콘은 알킬실록산; 아릴실록산; 및 작용기화 실록산 중 하나 이상의 중합체 또는 공중합체인, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 중합체 또는 공중합체는 작용기화 실록산을 포함하는, 방법.
  10. 제1항에 있어서, 상기 코팅 조성물 중의 실리콘의 농도는 0.01-5 중량% 범위인, 방법.
  11. 제1항에 있어서, 미네랄 울에 대한 용매계 코팅 조성물의 도포는 미네랄 울의 온도를 50 ℃ 내지 250 ℃ 범위로 낮추는, 방법.
  12. 제1항에 있어서, 미네랄 울에 대한 용매계 코팅의 도포 후 섬유 상의 실리콘의 양은 미네랄 울 그램당 0.1-10 mg 범위의 실리콘인, 방법.
  13. 제1항에 있어서, 유효량의 정전기 방지 첨가제를 미네랄 울에, 및/또는 탈진유를 미네랄 울에 미네랄 울의 0.4-4 중량% 범위의 양으로 도포하는 것을 추가로 포함하는, 방법.
  14. 제1항에 있어서, 도포 후 섬유 상의 실리콘의 양은 미네랄 울 그램당 0.1-1 mg 범위의 실리콘인, 방법.
  15. 내부 표면, 및 상기 내부 표면에 배치된 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 따른 방법에 따라 제조된 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 구조물.
  16. 제15항에 있어서, 상기 내부 표면이 다락방 바닥 또는 구조물의 천장 위의 상향 표면인, 단열된 구조물.
  17. 내부 표면 및 외부 표면, 및 내부 표면과 외부 표면 사이의 공동에 배치되고 적어도 공동을 부분적으로 채우는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 구조물.
  18. 제17항에 있어서, 상기 실리콘 코팅된 미네랄 울이 0.25-0.510 lb/ft3의 밀도를 갖는, 단열된 구조물.
  19. 내부 표면 및 외부 표면, 및 내부 표면 및 외부 표면 사이의 공동에 배치되고 공동을 실질적으로 채우는 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항의 방법에 따라 제조된 실리콘 코팅된 미네랄 울을 갖는 단열된 구조물.
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