KR20130119325A - 바나나 열매 나무의 줄기 섬유의 마이크로섬유를 포함하는 절연 재료 - Google Patents

바나나 열매 나무의 줄기 섬유의 마이크로섬유를 포함하는 절연 재료 Download PDF

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파브리스 까르빵자노
제롬 까르빵자노
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베아트리스 오르시니
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파브리스 까르빵자노
제롬 까르빵자노
래띠씨아 까르빵자노
베아트리스 오르시니
까르빵자노, 조셉
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Abstract

본 발명은 필수적으로 바나나 열매 나무의 줄기 섬유로부터의 마이크로화이버로 이루어지는 단열재 및/또는 차음재로서 사용되는 재료에 관한 것이다. 상기 재료는 놀라운 차음 및 단열 특성, 특히 열 및 냉기 저항 특성을 갖는다.

Description

바나나 열매 나무의 줄기 섬유의 마이크로섬유를 포함하는 절연 재료{INSULATION MATERIAL CONTAINING MICROFIBERS FROM STEM FIBERS OF BANANA FRUIT TREES}
필수적으로 바나나 열매 나무의 줄기의 섬유 유래의 식물 마이크로섬유를 포함하는 열적 및/또는 음향학적 절연재료(thermally and/or acoustically insulating material)를 제공하는 것이 본 발명의 목적이다. 본 발명의 목적은 또한 이 재료의 다양한 용도들과 마찬가지로 그의 제조방법을 제공하는 것이 또한 목적이다.
본 발명의 기술 분야는 식물 섬유 유래의 건축 재료, 특히 주택 및 공장의 건축용, 자동차 산업, 산업차량, 항공기 및/또는 매우 높거나 또는 매우 낮은 온도에로 이동되는 재료 또는 벽의 공간 또는 격실 용의 단열 및/또는 차음재(thermal and/or acoustic insulation)로서 사용되는 재료의 제조 분야이다. 본 발명의 기술 분야는 또한 수화(hydration) 및 식물의 재배에 사용되는 재료에 관한 것이다.
코코넛, 야자(palm) 또는 마닐라삼(Abaca, Manila hemp) 섬유들과 마찬가지로 삼(hemp) 또는 면 등과 같은 식물 섬유 유래의 건축용 절연 재료(building insulating materials)가 공지되어 있다.
삼 섬유는 양호한 단열재 및 차음재를 구성하고, 완전히 천연재료이고 따라서 쉽게 재생가능하다. 그러나, 이들의 생산은 품이 많이 드는(ungainly) 수단을 필요로 하며; 사실상, 이는 삼을 재배하고, 이를 수확하고, 계속해서 섬유를 추출하고 난 후 이들을 성형하는 것을 필요로 한다.
솜털(cotton wools)은 예를 들면 낡은 직물을 풀어내고, 섬유를 세척하고 그리고 압축하는 것에 의하여 수득되는 재생 면 섬유로부터 생산될 수 있다는 잇점을 갖는다. 그럼에도 불구하고, 이들 솜털은 고가이고 그리고 매우 낮은 기계적 강도를 갖는다.
마지막으로, 코코넛, 야자 또는 마닐라삼 섬유 유래의 절연재료는 매우 고가이고 그리고 섬유의 추출 및 처리를 수행하는 데 품이 많이 드는 수단을 요구한다.
바나나 나무로부터의 식물 섬유 유래의 절연 재료들이 또한 선행기술에서 공지되어 있다.
특허 문헌 FR 2,846,685(카르판짜노 요셉(CARPANZANO, Joseph))는 예를 들면 필수적으로 건조된 바나나 껍질로 구성된 보드(board)를 기술하고 있다. 문헌 WO 2005/092985(카르판짜노 요셉)은 또한 필수적으로 바나나 껍질 및/또는 바나나 나무의 조각들로 구성된 식물 섬유 유래의 재료를 기술하고 있다.
특허 문헌 FR 2,583,743(프레손(FRESSON))은 수경성 바인더(hydraulic binder)와의 혼합물 내에서 상기 혼합물과 교락(interlacing)되는 섬유들을 수득하도록 처리되는 바나나 나무 몸통 등과 같은 농산 부산물(agricultural residues) 유래의 경량 콘크리트(lightweight concrete)를 기술하고 있다.
특허 문헌 NL 63,937(쿨(KOOL))은 절단되고 압축되어 주스를 짜내고, 계속해서 건조시키고 그리고 마지막으로 섬유상 입자로 분할시킨 바나나 송이의 부산물의 용도를 기술하고 있다. 섬유상 입자는 바인더와 혼합되어 건축 재료(construction material)로 사용된다.
문헌 W. KILLMANN ET AL: "Verwertungsmolichkeiten der Bananfasern" DEUTSCHE PAPIERWIRTSCHAFT, Vol. 1977, No. 3, 1977, 61 내지 65페이지는 특히 절연재료의 생산을 위하여 분쇄 후의 바나나 나무의 섬유상 부분들의 용도를 기술하고 있다. 이들 문헌들에서 기술된 상기 절연재료들 모두는 수용가능한 절연 특성을 갖는다.
본 발명의 주목적은 바나나 나무로부터의 식물 섬유 유래의 재료로부터 수득되는 것보다 더 우수한 단열(thermal insulation) 및 차음(acoustic insulation)의 특성을 나타내는 신규한 재료를 제공하는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 이러한 절연재료의 간단하고 빠른 제조 및 낮은 비용을 가능하게 하는 방법을 제공하는 것이다.
본 발명에 의하여 제공되는 해결책은 필수적으로 바나나 열매 나무 줄기의 섬유로부터의 마이크로화이버로 구성되는 단열 및 차음재로서 사용되는 재료이다.
이 재료는 공지된 재료, 특히 바나나 껍질, 바나나 나무의 몸통, 의사-몸통(pseudo-trunks) 또는 줄기로부터의 섬유를 사용하는 다른 재료와 비교하여 그리고 영상 및 영하의 온도 모두에서 뛰어난 단열 및 차음 특성을 갖는다. 사실, 본 출원인은 바나나 나무 줄기로부터의 섬유가 놀라운 차음 및 단열 특성, 특히 열 및 냉기(cold)에 대하여 저항하는 특성을 갖는다는 것을 발견하였다.
본 발명의 관점에서, "마이크로화이버"는 0.01㎜ 내지 1㎜, 바람직하게는 0.1㎜의 수준의 직경을 갖는 섬유를 의미한다.
"바나나 열매 나무"는 뚜렷하게 분류학상의 무사세아에스(Musaceaes) 과의 무사(Musa) 속으로 분류되는 모든 바나나 종류 및 종을 의미한다.
본 발명의 관점에서, "바나나 나무 줄기"는 하방으로 지향되는 아치형 막대(arch-shaped rods)를 의미하며, 이는 바나나 나무의 상부로부터 출현하며 바나나를 맺는다.
본 출원인은 바나나 열매 나무 줄기가 거의 전적으로 마이크로화이버로 분할되는 특성을 갖는 섬유로 이루어지는 반면에 바나나 나무의 다른 부분들의 섬유는 독특하고 그리고 분할불가능 하거나 또는 분할되기 어렵다는 것을 발견하였다. 그러나, 이들 마이크로화이버는, 이들이 응집되는 경우에, 최종 재료의 단열 및 차음에 기여하는 대량의 공기 미세기포(air microbubbles)를 저장하는 능력을 갖는다. 본 출원인은 바나나 나무 줄기 섬유로부터의 마이크로화이버의 응집물(agglomerate) 내에 저장된 공기의 용적(마감된 재료(finished material)의 밀도에 따라 5% 내지 30%)이 바나나 나무의 다른 부분들(줄기, 의사-줄기(pseudo-stem), 잎, 바나나 껍질...)로부터의 단일 섬유(single fibers)의 응집물 내에 저장된 공기의 용적 보다 더 높다는 것을 입증할 수 있었다. 본 발명의 목적인 재료는 바나나 나무의 다른 부분들로부터의 섬유 유래의 재료 및 선행기술에서 공지된 재료에 비해 뛰어난 단열 및 차음 특성을 갖는 것이 된다.
상기 마이크로화이버의 응집을 극대화하고 그리고 보다 많은 공기 미세기포를 저장하기 위하여는, 앞서 언급된 마이크로화이버가 유리하게도 섬유상 바인더(fibererous binder)와 혼합된다.
상기 절연재료는 유리하게도 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%의 바나나 열매 나무 줄기로부터의 마이크로화이버로 이루어진다.
바람직한 실시 태양에 따르면, 상기 절연재료는 보드, 롤 또는 취입되거나(blown) 또는 뭉쳐지는 마이크로화이버의 형태이다.
본 발명의 다른 관점은 상기 절연재료를 제조하는 방법에 관한 것이다. 이 방법은:
- 바나나 열매 나무의 줄기를 풀어서 앞서 언급된 줄기의 섬유가 마이크로화이버로 분리되도록 하고,
- 수득된 마이크로화이버를 파쇄하여 편평하게 되도록 하고 그리고 계속해서 이들을 다시 풀어내는 것을 포함한다.
따라서 최소 직경을 갖는 마이크로화이버가 수득된다.
유리하게도, 수득된 상기 마이크로화이버는 바인더와 혼합되고; 이 혼합물은 금형(molds), 주형(templates) 또는 글레이징 툴(glazing gools) 내로 도입되고; 그리고 이 혼합물은 가열되어 상기 재료의 최종 형상이 제공되도록 한다.
상기 마이크로화이버와 상기 바인더의 혼합 이전 또는 도중에, 상기 언급된 마이크로화이버는 화염지연(fire retardant) 처리 및/또는 항생 처리 및/또는 항균 처리를 수행할 수 있다.
상기 재료 내에 저장되는 공기의 용적을 증가시키고 그리고 상기 재료의 절연 특성을 증가시키기 위하여, 상기 마이크로화이버는 바람직하게는 산화알루미늄(aluminum oxide) 및 칼륨(potassium)과 혼합되어 수소 미세기포(hydrogen microbubbles)를 생성시킨다. 상기 혼합물을 금형, 주형 또는 글레이징 툴 내로 도입한 이후, 상기 언급된 혼합물이 가열되어 상기 언급된 수소 미세기포를 공기 미세기포로 대체시킨다.
하나의 변형 실시 태양에 있어서, 상기 마이크로화이버는 바인더 및 선택적으로 물과 혼합되어 페이스트상 혼합물(pasty mixture)을 수득한다. 계속해서 상기 페이스트상 혼합물이 산화알루미늄 및 칼륨과 혼합되어 수소 미세기포가 형성되도록 한다. 계속해서 그 결과의 페이스트상 생성물(pasty product)을 기판(substrate) 상으로 코팅시키고, 계속해서 가열시켜 상기 수소 미세기포가 공기 미세기포로 대체되도록 한다.
본 발명의 또 다른 관점은 경작될 지역(terrain)의 토양에 적용되거나 또는 매립되도록 적응된 보드 또는 롤의 형태의 수화 및 식물의 경작을 위한 절연재료의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 또 다른 관점은 상기 절연재료의 피복재(mulch)로서의 용도에 관한 것으로, 상기 마이크로화이버는 식물의 기반(base)에 느슨하게 적용되어 증발 및/또는 잡초의 성장을 제한하거나 및/또는 보온되도록 한다.
본 발명의 다른 관점은 절연재료의
- 내화될 적어도 하나의 다른 재료 상에 적용되도록 적용되는 보드, 롤의 형태의 화염지연제(flame retardant)로서,
- 바람직하게는 막, 필터 또는 임의의 다른 등가의 여과장치(filtration device) 내에 매립되는 여과제(filtering agent)로서,
- 케이싱(casing), 스마트카드(smart card), 회로기판(circuit board) 등과 같은 사후-성형 제품(post-formed products)의 제조를 위한 용도에 관한 것이다.
본 발명의 다른 잇점 및 특징들은 설명을 위한 것이며 비-제한적인 예시로서 후속하는 상세한 설명의 판독에 의하여 명백하게 될 것이다.
본 발명의 목적 재료는 바나나 열매 나무의 줄기의 섬유인 응집된 마이크로화이버로부터 만들어진다. 이들 줄기들은 처리 또는 추출을 요구하는 일이 없이 원료물질로서 그들의 천연의 상태로 사용될 수 있다. 이는 재료의 생산비의 명백한 한정을 가능하게 하나, 그러나 이는 또한 완전히 천연이고 따라서 충분히 그리고 용이하게 재사용가능하다. 수득된 상기 마이크로화이버는 선택적으로 화염지연 처리 및/또는 항생 처리 및/또는 항균 처리를 수행할 수 있으나, 그러나 이는 필수적인 것은 아니다.
상기 재료는 필수적으로 바나나 열매 나무의 줄기의 섬유 유래의 응집되거나 또는 비응집된 마이크로화이버, 즉 적어도 50%의 마이크로화이버, 유리하게는 적어도 80%의 응집된 마이크로화이버, 바람직하게는 적어도 90%, 그리고 필요한 경우 100%의 마이크로화이버로 이루어진다. 이러한 비율은 심지어 상기 마이크로화이버가 바인더와 혼합되는 경우에도 상기 재료에 환경에 대한 매우 낮은 독성 및 매우 양호한 재생가능성을 부여한다. 게다가, 이는 원료 물질의 비용을 크게 감소시키고 따라서 상기 재료의 생산의 비용을 크게 감소시킨다.
실제로, 마이크로화이버의 직경은 대략 0.01㎜ 내지 1㎜의 사이이고, 그리고 이하의 상세한 설명에서 이후에서 기술되는 난해한 풀기의 기술(technique of pushed unravelling)에 따라 0.1㎜의 수준이다.
상기 마이크로화이버는 있는 그대로 또는 단순한 압축에 의하여 응집되어 사용될 수 있다. 그러나, 이들은 유리하게도 밀집화되어 상기 재료의 기계적 강도를 향상시킨다. 실제로, 상기 마이크로화이버는 결합(cohesion)을 제공하고 그들의 응집을 향상시키는 바인더와 혼합된다. 따라서 수득되는 상기 재료는 보다 높은 기계적 강도로 보다 견고해지고, 성형이 용이하게 되고 그리고 취급이 용이하게 된다. 선택된 상기 바인더는 선택적으로 폴리프로필렌 타입의 합성제인 건조한 섬유상 바인더 또는 녹말 유래의 페이스트 또는 셀룰로오스 페이스트 등과 같은 수성상 유기 바인더 또는 소듐실리케이트(Na2SiO3) 유래의 수경성 바인더 등과 같은 수성 무기 바인더가 될 수 있다.
상기 섬유상 마이크로화이버/바인더 혼합물은 대량의 공기 미세기포를저장할 수 있다는 잇점을 가지며 따라서 상기 재료의 단열 및 차음 능력을 증가시킨다.
당해 기술분야에서 숙련된 자에게 적절한 다른 적절한 구성요소 및 첨가제들이 본 발명의 상기 재료의 용도들에 따라 상기 마이크로화이버에 결합될 수 있다.
본 발명의 상기 재료의 극도로 단순한 구성은 여러 형태로의 포장(packaging), 정형(formatting) 및 저장(storage)을 가능하게 하며, 이는 보다 특히 응용예들에 따라 선택된다. 그러나, 상기 재료는 바람직하게는 여러 규격, 밀도 및 두께의 보드 또는 롤의 형태이다. 상기 재료는 또한 슬리브(sleeves), 관(tubes), 판(plates), 시트(sheets), 플리스(fleeces ; 적어도 하나가 유연한 재료이고 특히 바람직하게는 화염지연, 특히 적어도 직물 재료인 2개의 시트들 사이에 재료의 한 층을 포획시키는 것에 의한) 등의 형태가 될 수 있다. 일반적으로, 견고하거나(rigid), 반-견고하거나(semi-rigid) 또는 유연한(flexible) 구성요소를 수득하고 그리고 적어도 그들의 형태를 유지하는 것이 가능하다. 이는 또한 예를 들면 마이크로화이버를 토양 또는 수화 및 식물의 경작을 위한 조성물 또는 무토양의 수경재배 배양액(soilless hydroponic culture)와 혼합시키는 것에 의하여 느슨한 원료 상태로 수화 및 식물의 경작에 사용될 수 있다. 상기 마이크로화이버는 또한 직접적으로 피복재로서 사용될 수 있다. 상기 마이크로화이버는 또한 기계 또는 수작업 뭉침(machine or hand flocking), 취입 또는 주조(molding) 또는 다른 무엇보다도 열기계 또는 기계의 복잡한 부품들 상으로의 주조에 의한 코팅 응용예로 적절하다.
상기 재료는 놀라운 단열, 차음, 화염지연 및 액체 흡수의 특성들을 갖는다.
단열특성에 대하여는, 절연재료로 구성되고, 대략 300℃의 온도를 갖는 열기류(stream of hot air)를 생산하는 보일러의 배기관(exhaust duct)에 적용되며, 0.5㎝ 내지 1㎝의 두께를 갖는 덕트가 앞서 언급한 덕트의 완전한 절연을 가능하게 한다는 것이 실험으로 입증되었다. 공기와 접촉하는 상기 덕트의 외부표면 상에서의 온도의 상승은 매우 낮으며, 이는 수십초의 연장된 접촉 동안에서 조차도 열기(heat) 또는 화상(burn)을 느낌이 없이 앞서 언급한 덕트에의 손의 접촉을 허용한다.
게다가, 열전도도계수(thermal coefficient conductivity)를 측정하기 위한 시험을 사용하여 상기 재료가 0.41W/m.K 이하, 대략 0.038W/m.K의 크기의 열전도도계수의 값으로 문헌 WO 2005/092985(카르판짜노 요셉)에서 기술된 재료로 수득되는 것 보다 더 나은 단열 특성을 가지며, 모든 경우들에서 현재 시장에서 공급되는 식물 유래의 절연재료의 열전도도의 계수 보다 더 낮다는 것이 결정되었다.
따라서 상기 재료는 비제한적인 방법으로 열모터(thermal motors), 배기관 등의 밀폐를 위한 항공우주 산업 및 자동차 산업에서 보일러 또는 벽난로 도관, 개인용 또는 상업용 온수탱크의 밀폐를 달성하는 데 사용될 수 있다. 본 발명의 상기 재료는 또한 냉장실(cold rooms), 냉장고, 냉장트럭 및 자동차 등과 같은 냉각을 위한 절연장치의 구현을가능하게 한다.
상기 재료는 또한 예를 들면 석고(gypsum ; BA10, BA13 형) 또는 목재 또는 적어도 2개의 앞서 언급한 다른 재료의 보드 사이에 매립된 절연층 등과 같이 절연되어야 하는 다른 물질 상에 또는 그에 대한 충진제(filler), 플레이팅(plating) 또는 코팅의 형태로 사용될 수 있다. 특히 밀폐 또는 코킹(caulking) 응용예를 위하여 바람직하게는 바인더 없이 응집되고 적어도 하나가 화염지연 직물로 되는 2개의 시트 또는 층들 사이에 매립되는, 필수적으로 본 발명에 따른 일정한 두께의 재료로 구성되는 속솜(batt)을 형성하는 것이 또한 가능하다.
차음특성에 대하여는, 표준 DIN EN ISO 10534-1 및 2에 따라 제조된 임피던스관(impedance tube)에 대한 흡음계수(acoustic absorption coefficient)를 측정하는 시험을 사용하여 상기 재료가 중주파(medium frequencies)에서 0.9 이상의 흡음계수값으로 상기 특허 문헌 WO 2005/092985(카르판짜노 요셉)에서 기술된 재료로 수득되는 것 보다 더 높은 차음특성을 갖는다는 것이 결정되었다.
따라서 상기 재료는 예를 들면, 천장 타일(ceiling tiles)의 차음재로서, 보드, 판, 또는 시트, 플란넬(flannels), 롤 또는 충진제의 형태 및 앞서 규정한 바와 동일한 조건들 하에서 사용될 수 있다.
화염지연에 대하여는, 바나나 나무 줄기의 섬유가 거의 천연의 자가소염성(self-extinguishing)의 화염지연제이며 상기 재료를 불연성(nonflammable)으로 만든다. 따라서 소듐실리케이트 유래의 바인더로 응집된 마이크로화이버의 글레이즈(glaze)로 형성된 3㎝ 두께를 갖는 판 상에 화염(flame)이 30분간 적용되어도 불이붙지 않으며 시각적인 분해가 나타나지 않는다. 레드포인트(red point ; 또는 융점(melting point)가 없으며, 상기 마이크로화이버가 소모되지 않는다는 것이 또한 주목된다. 따라서 상기 재료는 화염과의 연장된 접촉에 적용된 상기 재료의 표면 탄화의 현상을 방지 또는 지연시키기 위한 마이크로화이버의 내화처리(fireproofing treatment)를 전혀 또는 거의 필요로 하지 않는다.
이 응용예에 있어서, 상기 재료는 내화될 적어도 하나의 다른 재료에 적용되는 보드 또는 롤의 형태로 사용될 수 있다. 특히, 상기 재료는 문(doors) 및 방화 구획(fire separations)을 만들거나 또는 자동차 내부의 밀봉을 위한 플레이팅 또는 코팅에서 사용될 수 있다. 마이크로화이버는 또한 직접적으로 내화될 적어도 하나의 다른 재료 상으로 뭉쳐지거나 또는 취입될 수 있다.
본 발명에 따른 상기 재료의 다른 특성에 대하여는, 이러한 재료의 플레이트가 그 자체의 용적과 적어도 동등한 용적의 액체를 흡수할 수 있다는 것이 실험으로 입증되었다. 단열 특성과 함께 이러한 흡수 특성은 상기 재료를 매우 양호한 액체의 보류기(retainer)로 만든다. 이는, 예를 들면 농작물 응용예(crop applications)에서, 급수(watering) 없이 장기간(적어도 1주일) 동안 높은 수준의 습도의 보전성(maintainability)을 허용하여, 예를 들면, 고온기 동안의 물-절약 뿐만 아니라 땅에서의 물을 보류하고 그리고 동절기에 식물의 뿌리 부근에서의 성에를 방지하는 것을 허용한다. 상기 재료는 또한 피복재로서 사용될 수 있으며, 상기 마이크로화이버는 직접적으로 식물의 기반에 느슨하게 적용되어 증발 및/또는 잡초의 성장을 제한하거나 및/또는 보온되도록 한다.
흡수제로서, 상기 재료는 경작될 지역의 토양에 적용되거나 또는 매립되도록 적응된 보드 또는 롤의 형태로 사용될 수 있다. 실제에 있어서, 표면으로부터 수 센티미터 매립되는 대략 2㎝의 두께를 갖는 보드가 제공된다. 이러한 사용은 또한 잡초의 성장을 제한한다. 상기 마이크로화이버는 또한 직접적으로 분재(potting)의 토양 에 직접적으로 혼합될 수 있다.
상기 재료의 제조방법이 이제 보다 상세하게 기술될 것이다. 먼지 바나나 열매 나무의 줄기들이 천연의 상태에서 처리되거나 또는 사전에 준비되는 일 없이 수집된다. 바나나 송이의 수확 후 절단된 바나나 나무의 줄기들은 직접적으로 사용될 수 있다.
이들 줄기들은 섬유를 마이크로화이버로 분리하기 위하여 풀어진다. 실제에 있어서, 상기 줄기들은 그의 바늘들이 상기 섬유들을 개방시켜 상기 마이크로화이버가 나타나도록 하는 개모기(tearing machine) 내를 통과한다. 대략 0.5㎜ 내지 1㎜의 직경을 가지며 조혼합물(crude mixture)의 형태로 상기 개모기의 출구에서 회수되는 마이크로화이버는 앞서 언급한 마이크로화이버와 다른 무엇보다도 물 및 녹말 등과 같이 상기 줄기 내에 액체 형태로 포함된 물질로 구성된다.
풀기 이후, 이는 이들 액체 물질들의 대부분을 제거하는 것이 바람직할 수 있다. 이를 수행하기 위해서는, 상기 수득된 잔류 혼합물을 상기 개모기의 출구에서 수압프레스(hydraulic press)를 사용하여 200㎏/㎠ 내지 400㎏/㎠의 압력 하에서 압축시킨다. 바람직하게는, 상기 잔류 혼합물을 대략 100℃ 내지 120℃의 온도로 가열된 가압다이(pressing dies)들 사이에서 가압시키며, 이는 상기 마이크로화이버의 표면의 사전-건조(pre-drying)를 수행하는 것을 가능하게 한다.
처음에 상기 바나나 나무의 줄기가 풀어지도록 한 후, 그리고 최적으로 상기 잔류 혼합물을 통과시킨 이후, 수득된 상기 마이크로화이버는 2개의 롤 사이에서 파쇄되어 편평해지도록 하여 이들이 2차로 풀어지도록 한다. 결국, 상기 마이크로화이버의 파쇄는 상기 개모기의 바늘들이 이들을 다시 분할할 수 있도록 그들의 표면을증가시킨다. 계속해서 0.1㎜의 크기를 갖는 보다 작은 마이크로화이버를 수득하는 것이 가능하게 된다.
응용례에 따라, 이들 마이크로화이버는 있는 그대로 사용되거나, 또는 반대로 단순한 가압 압축에 의하여 응집되거나 또는 바인더 및 선택적으로 물과 혼합될 수 있으며, 이는 그들의 결합을 제공하고 그리고 그들의 응집을 향상시킨다.
선택된 상기 바인더는 폴리프로필렌형의 섬유상 바인더가 될 수 있다. 상기 마이크로화이버/섬유상 바인더 혼합물은 이것이 대량의 공기 미세기포들을 저장할 수 있고 따라서 상기 재료의 단열 및 차음 능력을 증가시킬 수 있다는 잇점을 갖는다.
녹말-유래의 페이스트 또는 셀룰로오스 페이스트 등과 같은 수성 유기 바인더가 또한 사용될 수 있다.
소듐실리케이트(Na2SiO3) 유래의 수경성 바인더, 특히 20% 내지 40%의 소듐실리케이트와 60% 내지 80%의 물을 포함하며 중성 액체 소듐실리케이트의 화학명으로 알려진 바인더 등과 같은 무기 수성 바인더가 사용될 수 있다. 상기 수성 바인더는 상기 마이크로화이버와의 용이한 혼합을 가능하게 하는 점성의 무색 액체의 형태이며, 이는 공기 및 열로 고화되며, 이는 매우 적은 독성을 갖는 불연성이고 난연성(non-combustible)(유로클래스(Euroclasses) A1 및 A2)이며 쉽게 재생가능한 것이라는 필수적인 잇점들을 갖는다. 이러한 바인더는 예를 들면 각각 실리케이트 소다 38/40(Silicate Soda 38/40)이라는 명칭으로 벨기에 회사인 실마코 엔.브이.(SILMACO N. V.) 및 브렌타그 엔.브이.(BRENNTAG N. V.)에 의해 생산되고 판매된다.
바인더의 백분율은 바인더의 속성, 소정의 최종 밀도및 고려되는 특성들에 따라 변할 수 있다. 이러한 목적을 위하여, 상기 마이크로화이버는 소량의 바인더와 함께 믹서(mixer) 내에서 혼합되어 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90%의 마이크로화이버 및 최대로 20%, 바람직하게는 최대로 10%의 바인더의 함량을 갖는 혼합물을 형성한다. 계속해서 이 혼합물은 금형, 주형 또는 글레이징 툴 내로 도입되고 그리고 가압된다. 그 조립체(assembly)는 100℃ 내지 300℃의 온도로 수 분 동안 가열되어 상기 재료의 최종 형상이 제공된다. 섬유상 바인더가 사용된 경우, 상기 혼합물의 온도를 상승시켜 상기 섬유상 바인더를 용융시키고 계속해서 직접적으로 상기 마이크로화이버와 혼합된다. 계속해서 상기 마이크로화이버는 냉각 후에 완전히 응집된다.
상기 재료는 또한 성형 금형(shaping molds) 내에서 자동차 대시보드(dashboards) 및 가스켓(gaskets)을 제조하기 위하여 필요한 경우 베니어 내에서 또는 열가소성 재료와 혼합되어 성형될 수 있다.
상기 마이크로화이버의 상기 바인더와의 혼합 이전 또는 혼합 동안에, 앞서 언급된 마이크로화이버는 화염지연 처리 및/또는 항생 처리 및/또는 항균 처리를 수행할 수 있다. 실제에 있어서, 상기 마이크로화이버는 화염지연제, 항생제 및/또는 항균제를 포함하는 조(tubs) 내에 잠겨진다.
상기 재료 내에 저장되는 공기의 용적을 증가시키고, 상기 재료의 절연 특성을 증가시키기 위하여, 상기 마이크로화이버는 산화알루미늄 및 칼륨과 혼합되어 수소 미세기포를 생성시키도록 할 수 있다. 이러한 혼합은 상기 바인더와의 혼합 이전, 혼합 동안 또는 혼합 이후 그리고 가열 이전에 실행될 수 있다. 상기 혼합물을 금형, 주형 또는 글레이징 툴 내로 도입시킨 이후, 앞서 언급된 혼합물을 오븐 또는 증기실(steam room) 내에서 가열시키고, 상기 수소 미세기포가 열의 영향 하에서 공기 미세기포로 치환되도록 한다.
상기 마이크로화이버는 또한 예를 들면 바인더 및 선택적으로 물과 함께 교반에 의하여 혼합되어 페이스트상 혼합물을 수득할 수 있다. 계속해서, 이 혼합물은 산화알루미늄 및 칼륨과 혼합되어 수소 미세기포를 형성하도록 한다. 계속해서 그 결과의 페이스트상 생성물을 지지체(support) 상에 코팅시키고 그리고 계속해서 열선총형의 가열 장치(heat gun type heating apparatus)의 수단으로 가열시켜 상기 수소 미세기포가 공기 미세기포로 대체되도록 할 수 있다.
그에 따라 제조된 상기 재료의 보드 및 시트는 계속해서 상기 금형으로부터 제거되고 그리고 이들의 장래 용도를 위하여 그대로 또는 롤의 형태로 또는표준 크기의 타일 또는 보드 등과 같은 특정의 형상으로 절단되어 보존되고 그리고 저장될 수 있다. 필요한 경우, 이들은 또한 부식(rot)에 대한 후처리에 적용되거나 또는 코팅되어 외양, 특히기계적 강도 또는 고유의 흡수 또는 절연과 마찬가지로 화염 저항 특성(fire resistance proprieties)을 향상시킬 수 있다.
필수적으로 바나나 열매 나무 줄기의 섬유로부터의 식물 마이크로화이버를 포함하는 이러한 재료는 많은 다른 응용예들에서 사용될 수 있다.
이는 뚜렷하게 공기, 물 및 다른 오염된 유체들에 대한 여과제(filtering agent)로서 사용될 수 있다. 실제로 이 재료는 오염 물질(pollutant agents), 예를 들면, 수은, 납(중금속), 약물 폐기물, 유기 폐기물 등공기 내 또는 액체 내에 존재하는 것들을 흡수 및/또는 보류하는 능력을 갖는다.
본 출원인은 바나나 열매 나무의 줄기 섬유로부터의 식물 마이크로화이버가 대량의 오염 물질을 포획(capture)하는 능력을 갖는다는 것을 발견하였다. 결국, 마이크로화이버는 대량의 공기 미세기공을 저장할 수 있는 능력의 잇점을 가지며, 따라서 상기 재료의 흡수 및/또는 보류 능력을 증가시킨다. 바람직한 실시 태양에 따르면, 상기 필터 재료는 막, 필터 또는 임의의 다른 여과장치 내에 매립된다.
상기 마이크로화이버는 그대로 또는 필터 또는 필터막 내로의 단순한 충진(compaction)에 의하여 응집되어 사용될 수 있다. 그러나, 이들은 유리하게도 밀집화되어 상기 재료의 기계적 강도를 향상시키도록 한다. 상기 마이크로화이버는 그들의 결합을 제공하고 그리고 그들의 응집을 향상시키는 바인더와 혼합될 수 있다. 사용된 상기 바인더는 바람직하게는 클레이(clay)이며, 이는 냄새 포획 특성(odor capturing properties)을 갖는 천연의 재료이다. 일단 상기 마이크로화이버와 클레이가 결합되고 그리고 여과 응용예를 위하여 성형되면, 오염 물질의 흡수 및/또는 보류의 특성이 최적화된다. 이러한 동일한 혼합물은 명백하게도 다른 응용예들, 특히 단열재 및/또는 차음재 및/또는 내화절연재(fireproofing insulator) 등으로 사용될 수 있다.
상기 재료 내에 저장되는 공기의 용적을 증가시키고 그리고 상기 재료의 흡수 및/또는 보류 특성을 증가시키기 위하여, 상기 마이크로화이버 및 상기 클레이는 산화알루미늄 및 칼륨과 혼합되어 수소 미세기포를 생성할 수 있다. 이러한 혼합은 상기 바인더와의 혼합 이전, 혼합 동안 또는 혼합 이후 그리고 가열 이전에 실행될 수 있다. 상기 혼합물을 금형, 주형 또는 글레이징 툴 내로 도입한 이후, 앞서 언급한 혼합물이 오븐 또는 증기실 내에서 가열되고, 상기 수소 미세기포가 열의 영향 하에서 공기 미세기포로 대체된다.
또 다른 응용예에는 이들 마이크로화이버를 사용하여 자동차, 전화기, 컴퓨터계산(스마트카드, 회로 기판...)의 영역 내에서 사용되는 케이싱, 스마트카드, 회로기판 또는 임의의 다른 사후-성형 제품(postformed products)을 제조하는 것이 포함된다. 이러한 응용예에 있어서, 상기 마이크로화이버는 합성 플라스틱 또는 폴리에틸렌 또는 폴리에스테르 및 녹말형 등의 바인더와 혼합된다.

Claims (15)

  1. 바나나 열매 나무 줄기 섬유의 마이크로화이버를 필수적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 및/또는 차음 재료.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 마이크로화이버는 섬유상 바인더와 혼합되는 것을 특징으로 하는 단열 및/또는 차음 재료.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    바나나 열매 나무 줄기 섬유로부터 응집된 마이크로화이버를 적어도 80%, 바람직하게는 적어도 90% 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 및 차음 재료.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
    보드, 롤, 또는 취입되거나 또는 뭉쳐진 마이크로화이버 형태인 것을 특징으로 하는 단열 및 차음 재료.
  5. 제1항에 따른 재료를 제조하는 방법으로서,
    - 바나나 열매 나무 줄기를 풀어, 상기 줄기의 섬유로부터 마이크로화이버를 분리하고,
    - 수득된 마이크로화이버를 파쇄하여 편평하게 하고 다시 푸는 것을 포함하는 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    - 수득된 마이크로화이버를 바인더와 혼합하고,
    - 상기 혼합물을 금형, 주형 또는 글레이징 툴에 주입하고,
    - 상기 혼합물을 가열하여 재료의 최종 형상을 제공하는 것을 포함하는 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 마이크로화이버와 바인더의 혼합 전 또는 혼합 중에, 상기 마이크로화이버를 화염지연 처리 및/또는 항생 처리 및/또는 항균 처리하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    - 상기 마이크로화이버에 산화알루미늄 및 칼륨를 혼합하여 수소 미세기포를 생성하고,
    - 상기 혼합물을 금형, 주형 또는 글레이징 툴에 주입한 후에, 상기 혼합물을 가열하여 상기 수소 미세기포를 공기 미세기포로 대체하는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제5항에 있어서,
    - 상기 마이크로화이버에 바인더 및 선택적으로 물과 혼합하여 페이스트상 혼합물을 수득하고,
    - 상기 페이스트상 혼합물을 산화알루미늄 및 칼륨과 혼합하여 수소 미세기포를 생성하고,
    - 수득된 페이스트상 생성물을 기판에 코팅하고 가열하여 상기 수소 미세기포가 공기 미세기포로 대체되도록 하는 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 재료를, 경작될 지역의 토양에 적용되거나 또는 매립되도록 형성된 보드 또는 롤 형태로, 수화 및 식물 경작에 사용하는 방법.
  11. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 재료를, 증발 및/또는 잡초의 성장 억제 및/또는 보온을 위하여, 마이크로화이버가 식물의 기부에 느슨하게 적용되도록, 멀칭(mulching)으로 사용하는 방법.
  12. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 재료를, 내화될 적어도 하나의 다른 재료 상에 적용되도록 형성된 보드, 롤, 또는 취입되거나 응집된 마이크로화이버 형태로, 내연제로 사용하는 방법.
  13. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 재료를 여과제로 사용하는 방법.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 재료가 막, 필터 또는 임의의 다른 등가의 여과장치에 매립되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 따른 재료를 케이싱, 스마트카드, 회로기판과 같은 사후성형 제품의 제조를 위해 사용하는 방법.
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