KR20040030287A - 저 포름알데하이드 배출 패널 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 저 포름알데하이드 배출 패널을 제조하기 위한 방법 및 조성물에 관한 것이다. 상기 패널은 실질적으로 포름알데하이드가 없는 수지에 의해 매트에서 함께 결합된 섬유유리로부터 전형적으로 형성되는 무명을 포함한다. 이 무명은 또한 실질적으로 포름알데하이드가 없는 접착제에 의해 패널의 표면에 도포된다. 상기 접착제는 또한 포름알데하이드 스캐빈저를 함유할 수 있다. 형성된 패널은 포름알데하이드 배출의 낮은 속도를 가지며 음향 천장 패널로서 사용될 수 있다.
Description
본 발명은 일반적으로 패널들 및 보다 구체적으로 저 포름알데하이드 배출률을 갖는 음향 패널들에 관한 것이다.
음향 패널들은 달반자(suspended ceilings)를 포함하는 다양한 다른 목적들에 사용되고 일반적으로 다른 섬유들, 접합제들 및 충전제들의 배열을 포함한다. 주로, 섬유 패널들은 미네랄 모직, 펄라이트, 셀룰로오스 섬유, 충전제 및 접합제로 제조된다. 또한, 음향 패널들은 늘어짐 저항성과 같은 바람직한 특성들을 패널에 부여하는데 주로 사용되는 포름알데하이드 제품들을 포함한다.
패널 제조는 슬러리 속에 혼합되고 패널로 가공되는 섬유들, 충전제들, 증량제들(bulking agents), 접합제들, 물, 계면활성제 및 다른 첨가제들의 조합들을 이용한다. 셀룰로오스 섬유들은 전형적으로 신문 형태이다. 충전제들은 팽창된 펄라이트, 산화 티타늄과 같은 광택제들 및 점토를 포함할 수 있다. 접합제들은 모든성분들을 구조 모형에 고정시키는 결합 시스템을 만들기 위해 함께 연결되는 전분, 라텍스 및 재생 종이 제품들을 포함할 수 있다.
포름알데하이드계 수지들은 패널의 늘어짐을 줄이기 위하여 백코팅의 형태로 패널들에 주로 첨가된다. 전분과 같은 유기 접합제들은 습기에 약하여 패널을 부드럽게 할 수 있어 늘어지게 만든다. 멜라민-포름알데하이드 수지와 같은 포름알데하이드계 수지로 백코팅된 패널에서, 백코팅은 습한 조건에서 팽창한다. 패널의 뒷면의 팽창에 의해 발생된 힘은 중력에 의한 늘어짐을 상쇄하여 늘어짐을 막거나 억제할 수 있다.
또한 포름알데하이드 수지들은 박층 패널의 형성에서 다양한 패널 제품들을 결합하는데 사용된다. 박층 패널들은 습기에 덜 약해서 지지력을 제공하고 장식 효과를 부여하기 위하여 패널의 표면에 무명을 첨가함으로써 향상된 외관을 제공할 수 있다. 상기 무명은 늘어짐을 막기 위하여 무명과 함께 상당히 견고한 지지 구조를 제공하는 접착제에 의해 표면에 부착된다. 상기 무명은 섬유유리 매트로부터 형성될 수 있고, 상기 섬유는 함께 결합되어 포름알데하이드를 포함하는 접착제를 사용하여 보드에 고정된다. 상기 접착제는 전형적으로 에멀션 폴리머 또는 자유 카복실 작용기 및/또는 아세테이트, 아크릴릭 및 다른 카보닐 이써 그룹들과 같이 쉽게 가수분해 가능한 작용기로 구성된 서스펜션이다. 이런 작용기들은 다양한 기판들에 접착력을 부여한다. 이런 작용기들은 박테리아 및 곰팡이에 의한 생물분해에 약하다. 이런 생물분해는 미생물 또는 자유 카복실 그룹과 같은 작용기의 직접 공격에 의한 작용기들의 수화에 의해 주로 시작되어 작용기들의 손실이 이루어지고 접착제의 폴리머 사슬의 추가 생물열화가 이어진다. 전형적으로, 포름알데하이드는 에멀션 폴리머의 생물분해를 막기 위해 접착제에 첨가된다. 또한, 무명은 가열, 양생하는 동안 또는 습기에 노출되었을 때 포름알데하이드를 배출하는 임의의 방화(防火)제 또는 다른 첨가제들을 포함한다.
불행하게도, 포름알데하이드 수지는 공지된 환경 자극물인 포름알데하이드를 배출하는 경향이 있다. 접합제로서 포름알데하이드 수지는 열에 노출될 때 또는 습기에 노출될 때 포름알데하이드를 배출할 수 있다. 이런 포름알데하이드 배출은 특히 밀폐된 환경들에서 바람직하지 않다. 따라서, 자연환경 속에 포름알데하이드의 배출을 감소시키는 것이 바람직하다.
따라서, 필요한 것은 포름알데하이드를 적게 배출하는 패널이다.
도 1은 본 발명의 원칙에 따른 표면에 도포되는 무명을 가진 표면 및 뒷면을 가지는 패널의 측면도이다.
본 발명은 저 포름알데하이드 배출 패널을 만들기 위한 방법 및 조성물이다. 상기 패널은 실질적으로 포름알데하이드가 없는 수지에 의해 매트에 함께 결합된 섬유유리로부터 전형적으로 형성되는 무명을 포함한다. 상기 무명은 또한 실질적으로 포름알데하이드가 없는 접착제에 의해 패널의 표면에 도포된다. 이 접착제는 또한 포름알데하이드 스캐빈저(scavenger)를 포함할 수 있다. 형성된 패널은 포름알데하이드 배출의 낮은 비율을 가지며 음향 천장 패널로서 사용될 수 있다.
한 실시예에서, 저 포름알데하이드 패널은 표면에 무명이 부착된 표면을 가진 기판을 포함한다. 상기 무명은 접착제의 폴리머 구조로 공중합되는 약 15중량%내지 약 70중량%의 적어도 하나의 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머 및 약 1중량% 내지 약 5중량%의 포름알데하이드 스캐빈저를 포함하는 접착제에 의해 표면에 부착된다. 전형적으로, 상기 무명은 폴리바이닐 알콜에 의해 결합된 섬유유리 매트로부터 형성되고 실질적으로 포름알데하이드가 없다. 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머는 에틸렌, 스티렌, 염화비닐 및 염화/플루오르화 비닐리덴으로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수 있다. 포름알데하이드 스캐빈저는 우레아일 수 있다. 또한, 코팅제가 무명에 도포될 수 있다. 전형적으로, 패널은 시간 당 20㎍/m2이하의 포름알데하이드가 배출된다.
다른 실시예는 실질적으로 포름알데하이드가 없는 무명이 부착된 표면을 갖는 기판을 포함하는 저 포름알데하이드 패널을 제공한다. 무명은 실질적으로 포름알데하이드가 없는 수지에 의해 결합된 섬유들로부터 형성될 수 있다. 무명은 약 55 내지 약 70dynes/cm 사이의 수분 이동 장력(wicking tension)을 갖고 접착제에 의해 표면에 부착된다. 접착제는 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머의 약 15중량% 내지 약 70중량%를 포함한다.
다른 실시예는 저 포름알데하이드 패널을 제조하기 위한 방법을 포함한다. 상기 방법은 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이 기판은 전형적으로 음향 패널이다. 실질적으로 포름알데하이드가 없는 무명은 접착제에 의해 표면에 부착된다. 상기 접착제는 가수분해될 수 없으며 소수성인 약 15중량% 내지 약 70중량%의 모노머 및 약 1중량% 내지 약 5중량%의 포름알데하이드 스캐빈저를포함한다.
본 발명의 이런 및 다른 특징들은 첨부된 도면과 연계하여 다음의 명세서를 읽음로써 명백해질 것이다.
본 발명은 포름알데하이드를 적게 배출하는 패널을 제조하기 위한 방법 및 조성물을 포함한다. 상기 패널은 짜여지거나 짜여질 수 없는 매트를 형성하기 위하여 실질적으로 포름알데하이드가 없는 수지에 의해 함께 결합된 섬유유리로부터 전형적으로 형성된 무명을 포함한다. 상기 패널은 표면 및 뒷면 모두를 갖는다. 상기 무명은 또한 실질적으로 포름알데하이드가 없는 접합제에 의해 패널의 표면에 도포된다. 상기 접착제는 또한 포름알데하이드 스캐빈저를 포함할 수 있다. 전형적으로, 상기 패널은 이것이 설치된 실내에서 소리를 약화시키는데 사용되는 음향제어 천장 패널이다.
패널의 성분들의 일부는 실질적으로 포름알데하이드가 없는 것으로 기술된다. "실질적으로 포름알데하이드가 없는"이란 용어는 포름알데하이드의 부수적이거나 배경이 되는 양의 포름알데하이드가 패널 조성물의 성분에 포함될 수 있어서 패널이 본 발명의 범위 내에 있게 되는 시간 당 20㎍/m2이하의 포름알데하이드를 배출하는 것을 의미하는 것으로 정의된다. 따라서, 포름알데하이드는 패널이 시간 당 20㎍/m2이하의 포름알데하이드를 배출하는 한 본 발명의 청구된 실질적으로 포름알데하이드가 없는 성분들로 청구된 본 발명의 실시예에 존재할 수 있다.
보다 상세하게, 상기 패널은 주위에 낮은 농도의 포름알데하이드를 배출한다. 저 포름알데하이드 배출은 시간 당 40㎍/m2이하의 포름알데하이드를 배출하는 패널로서 특징지워질 수 있다. 다른 실시예에서, 저 포름알데하이드 배출은 시간 당 20㎍/m2이하의 포름알데하이드를 배출하는 패널로서 특징지워질 수 있다.
기판은 패널을 형성할 수 있는 임의의 기판일 수 있다. 전형적으로, 이 기판은 모직과 접합제로부터 형성된 음향제어 패널과 같은 섬유 기판이다. 이 모직은 미네랄 모직일 수 있고 셀룰로오스 섬유들 및 전분과 같은 접합제와 결합된다. 또한, 재활용 보드 제품의 형태의 품질이 나쁜 모직은 기판 혼합물에 첨가된다. 이 모직은 미량의 포름알데하이드를 포함할 수 있다. 기판의 예시 조성물은 70-90% 모직, 5-15% 셀룰로오스, 5-10% 접합제(전분) 및 5-20% 품질 나쁜 모직을 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판은 표면 및 뒷면을 모두 갖는다. 표면은 실내 또는 대중공간에 제공되는 면이다. 뒷면은 벽 또는 천장 플리넘과 대면하는 면이다. 상기 면들은 서로에 대해 바로 대립되어 있다.
상기 무명은 기판의 표면에 부착된다. 상기 무명은 종이 또는 섬유유리와 같은 임의의 짜여지거나 짜여지지 않은 재료로부터 형성될 수 있다. 한 실시예에서, 상기 무명은 섬유유리부터 형성된다. 섬유유리 무명은 수지 또는 접합제에 의해 함께 결합된 유리 섬유들의 덩어리로부터 형성된 짜여지거나 짜여지지 않은 매트일 수 있다. 예시 접합제들은 주요 접합제로서 폴리바이닐 알콜 및 보조 접합제로서 스티렌 아크릴레이트를 포함한다. 무명은 또한 방화제가 실질적으로 포름알데하이드가 없는 한 당업계에서 공지된 임의의 방화제를 함유할 수 있다. 예시 섬유유리 무명은 네덜란드, 아펠도란, 오웬스 코닝으로부터 구입할 수 있는 CC75, CK21, CK31 섬유유리 무명을 포함한다.
한 실시예에서, 무명의 수분 이동 장력은 약 55 내지 약 75dynes/cm 사이이다. 다른 실시예는 약 60 내지 약 65dynes/cm 사이의 무명의 수분 이동 장력을 포함한다. 높은 수분 이동 값들은 더 큰 광택 값을 가진 더 밝은 마무리 처리된 무명을 제조하는 것과 같이 보다 편안한 외관을 만드는데 도움을 준다. 예를 들어, 마무리 처리된 패널을 위한 광택 값은 85°F에서 BYK 가드너 글로스 미터(Gardener Gloss meter)로 측정한대로 평균 약 0.1 내지 약 0.2 사이의 일 수 있다. 다른 실시예에서, 측정 광택 값에 대한 마무리 처리된 패널 평균은 약 0.15일 수 있다.
상기 무명을 접착제로 표면에 부착한다. 무명을 부착하는 접착제는 실질적으로 포름알데하이드가 없다. 상기 접착제는 접착제의 폴리머 구조로 공중합되는 약 15중량% 내지 약 70중량%의 적어도 하나의 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머를 포함한다. 다른 실시예에서, 접착제는 약 30중량% 내지 약 40중량%의 적어도 하나의 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머를 포함한다. 이런 모노머들은 가수분해될 수 없으며 박테리아 및 곰팡이의 공격에 약하지 않기 때문에, 생물분해를 막기 위한 방부제로서 포름알데하이드를 필요로하지 않거나 미량을 필요로 한다. 예시 모노머들은 에틸렌, 스티렌, 염화 비닐, 염화/플루오르화 비닐리덴 및 이들의 조합을 포함한다. 이 리스트는 단지 가능한 모노머들을 열거하는 것이고 다른 모노머들도 본 접착제에 사용되는 것으로 고려된다.
예시 접착제는 펜실베니아, 알렌타운, 에어 프로덕트 앤 케미컬스(Air Products and Chemicals Inc)의 에어렉스 920을 포함한다. 접착제의 예시 제제는 80% 에어플렉스 920, 펜실베니아, 프레이져, 이스트 폴 코퍼레이션(East Falls Corp)으로부터 구입할 수 있는 1% 소포제(테고(Tego)), 펜실베니아, 필라델피아, 롬 하스의 1% 타몰 731A(Tamol 731A), 인니에나, 웨스트 라파에트, 그레이트 레이크 케미컬에서 구입할 수 있는 1%-5% 포름알데하이드 스캐빈저(우레아 포름알데하이드 스캐빈저), DE83R 12%(디카브로모 다이페닐옥사이드), 테네시스, 채터누가, 알코 케미컬(ALCO Chemical)로부터 구입할 수 있는 5% 산화 안티몬 및 1.5% 알코검(Alcogum) 296W를 포함할 수 있다.
상기에 나타낸대로, 상기 접착제는 포름알데하이드 스캐빈저를 포함할 수 있다. 포름알데하이드 스캐빈저의 예는 우레아이다. 우레아는 약 1중량% 내지 약 20중량%의 접착제에 첨가될 수 있다. 추가의 스캐빈저들은 합성 폴리아마이드 또는 천연 폴리아마이드일 수 있는 폴리아마이드 스캐빈저들을 포함한다. 합성 폴리아마이드들은 폴리아크릴아마이드, 폴리메타크릴아미이드, 폴리아마이드 텔로머, 코폴리머, 터폴리머, 테트라폴리머, N-치환 폴리아마이드 및 이들의 조합을 포함할 수 있다. 천연 폴리아마이드들은 카세인 또는 콩 단백질과 같은 단백질들을 포함한다. 이런 스캐빈저들은 본 명세서에 전문이 참고로 포함된 소송 사건표 제 A148.1620,포름알데하이드계 수지로부터의 저 포름 알데하이드 배출 코팅제 및 접합제라는 제목으로 공동출원된 출원에서 기술된다. 게다가, 아세트아마이드, 알킬-, 아릴-아마이드, 아크릴- 및 메타아크릴아마이드 및 이들의 N-치환 유도체들과 같은 모노머구조들을 기초로하는 다른 스캐빈저들이 또한 포함된다. 이 스캐빈저들은 1% 내지 30% 또는 1% 내지 40%와 같이 약 20%보다 더 큰 양으로 첨가될 수 있다.
또한, 음향 코팅제는 마무리 처리된 박층 패널의 무명에 도포될 수 있거나 전처리제 또는 중간 코팅제로서 무명에 도포되기 전에 도포될 수 있다. 상기 코팅제는 패널에 광채를 부여할 수 있고 전처리 코팅제로서 작용하여 긁힘 저항성을 부여할 수 있다. 이런 코팅제의 예들은 전문이 본 명세서에 첨부된 미국 특허 제 6,316,535 및 6,284,351에서 발견될 수 있다. 게다가, 기판의 뒷면은 포름알데하이드 스캐빈저를 포함하는 코팅제로 코팅될 수 있다.
물질에 의해 흡수되는 음파 에너지의 양은 "반사 공간 방법에 의한 음파 흡수 및 음파 흡수 계수를 위한 표준 검사 방법"(Standard Test Method for Sound Absorption and Sound Absorption Coefficients By The Reverberation Room Method)이라 명명된 표준화된 검사 순서 ASTM C423-90a에 의해 결정된다. 흡수는 패널 표면에 입사하는 음파 에너지 대 흡수되는 음파 에너지의 비로서 표현된다. 음파 흡수 데이타는 주로 0.05의 최소 배수로 반올림한(rounded to the nearest multiple) 250, 500-1000 및 2000 Hz의 평균 값으로부터 얻어지는 소음 감소 계수, NRC,라 불리는 단일 수로 결합된다. NRC 값이 높으면 높을수록, 이런 주기 범위에서 평균 음파 흡수는 더 커진다. 본 음향 흡수 다공성 패널들은 전형적으로 0.5보다 큰 소음 감소 계수(NRC)를 갖는다. 다른 실시예에서, 패널은 0.6보다 큰 NRC를 갖고 다른 실시예에서 패널은 0.7보다 큰 NRC를 갖는다.
도 1에서, 박층의 저 포름알데하이드 패널은 기판(2) 및 무명(8)을 갖는다.상기 기판(2)은 표면(4) 및 뒷면(6)을 갖는다. 표면(4)은 표면에 부착된 무명(8)을 갖는다.
바람직한 실시예들이 도시되고 기술되는 동안, 변형들이 본 발명의 특징들 및 성분들에 따라 가해질 수 있다는 것을 알게 된다. 따라서, 발명이 단지 바람직한 형태로만 기술되었지만, 많은 첨가, 삭제 및 변형이 본 발명의 취지 및 범위를 벗어나지 않고 가해질 수 있다는 것과 과도한 제한이 다음의 청구항에서 기술한 것을 제외한 것에 가해져서는 안 된다는 것은 당업자에게 명백할 것이다. 예를 들어, 많은 타입의 재료들이 상기한 발명인 패널의 코어를 포함할 수 있다는 것이 고려된다. 또한, 본 발명은 천장 타일에 제한되지 않고 벽 구조, 실외 덮개 및 점성이 있는 표면을 포함할 수 있다.
본 발명은 포름알데하이드를 적게 배출하는 패널을 제조하기 위한 방법 및 조성물을 제공한다.
Claims (25)
- 표면 및 뒷면을 갖는 기판; 및약 15중량% 내지 약 70중량%의 공중합되어지고 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머 및 약 1중량% 내지 약 20중량%의 포름알데하이드 스캐빈저를 포함하는 폴리머 접착제에 의해 표면에 부착된 무명을 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,무명이 섬유유리로부터 형성되는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 2 항에 있어서,무명의 섬유유리가 폴리바이닐 알콜에 의해 결합되고 실질적으로 포름알데하이드가 없는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,무명의 수분 이동 장력이 약 55 내지 70dynes/cm 사이인 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,음향 패널의 광택 레벨이 약 0.1 내지 약 0.2 사이인 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,공중합되어지고 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머가 에틸렌, 스티렌, 염화비닐, 염화/플루오르화 비닐리덴 및 이들의 조합으로 이루어진 그룹으로부터 선택되는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,폴리머 접착제가 약 25중량% 내지 약 50중량%의 공중합되어지고 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머를 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 접착제가 약 30중량% 내지 약 40중량%의 공중합되어지고 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머를 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 접착제가 실질적으로 포름알데하이드가 없는 방화(防化)제를 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 패널이 무명에 도포된 코팅제를 더 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 2 항에 있어서,상기 코팅제가 실질적으로 음향적으로 투명하고 포름알데하이드 스캐빈저를 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,기판이 음향 흡수 섬유 보드인 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 포름알데하이드 스캐빈저가 우레아를 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,상기 패널이 시간 당 약 20㎍/m2이하로 포름알데하이드를 배출하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,패널의 소음 감소 계수(NRC)가 0.6보다 큰 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,포름알데하이드 스캐빈저를 포함하는 코팅제가 기판의 뒷면에 도포되는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,기판 및 무명 사이에 배치된 코팅제를 함유하는 포름알데하이드 스캐빈저를 더 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,무명에 도포되는 코팅제를 포함하는 포름알데하이드 스캐빈저를 더 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 1 항에 있어서,기판의 뒷면에 도포되는 코팅제를 함유하는 포름알데하이드 스캐빈저를 더 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 19 항에 있어서,코팅제를 함유하는 포름알데하이드 스캐빈저가 기판의 반대쪽에 있는 무명의 측면에 도포되고 코팅제를 함유하는 포름알데하이드 스캐빈저가 기판 및 무명 사이에 배치되는 저 포름알데히이드 패널.
- 표면 및 뒷면을 갖는 기판; 및실질적으로 포름알데하이드가 없는 수지에 의해 결합된 섬유로부터 형성된 실질적으로 포름알데하이드가 없는 무명을 포함하고, 상기 무명은 약 55 내지 약 70dynes/cm 사이의 수분 이동 장력을 갖고, 약 15중량% 내지 약 70중량%의 공중합되어지고 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머를 포함하는 접착제에 의해 표면에 부착되는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 21 항에 있어서,상기 패널이 시간 당 20㎍/m2이하로 포름알데하이드를 배출하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 21 항에 있어서,상기 무명이 섬유유리로부터 형성되고 섬유를 결합하는 실질적으로 포름알데하이드가 없는 수지가 폴리바이닐 알콜을 포함하는 저 포름알데하이드 패널.
- 제 21 항에 있어서,기판이 음향 흡수 섬유 보드인 저 포름알데하이드 패널.
- 표면을 갖는 기판을 제공하는 단계; 및약 15중량% 내지 70중량%의 공중합되어지고 가수분해될 수 없으며 소수성인 모노머 및 약 1중량% 내지 약 20중량%인 포름알데하이드 스캐빈저를 포함하는 접착제에 의해 무명을 표면에 부착하는 단계를 포함하는 저 포름알데하이드 패널 형성 방법.
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