KR20140046014A - 말티톨에 기초한 광물성 울을 위한 사이징 조성물 및 수득된 절연 제품 - Google Patents
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Abstract
본 발명은
- 수소화 당의 건조물을 기준으로 계산하였을 때 적어도 25중량%의 말티톨을 포함하는 수소화 당의 혼합물 및
- 적어도 하나의 다작용성 가교결합제를 포함함을 특징으로 하는, 특히 유리 또는 암면의 광물성 울에 기초한 절연 제품을 위한 사이징 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 주제는 이렇게 수득된 광물성 섬유에 기초한 절연 제품이다.
- 수소화 당의 건조물을 기준으로 계산하였을 때 적어도 25중량%의 말티톨을 포함하는 수소화 당의 혼합물 및
- 적어도 하나의 다작용성 가교결합제를 포함함을 특징으로 하는, 특히 유리 또는 암면의 광물성 울에 기초한 절연 제품을 위한 사이징 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 다른 주제는 이렇게 수득된 광물성 섬유에 기초한 절연 제품이다.
Description
본 발명은 특히 유리 또는 암면의 광물성 울과 포름알데히드-비함유 유기 결합제에 기초하는 단열 및/또는 방음 제품 분야에 관한 것이다.
본 발명은 보다 구체적으로는 말티톨 및 적어도 하나의 다작용성 가교결합제를 포함하는, 상기 유기 결합제를 형성하기 위해 가교결합할 수 있는 사이징(sizing) 조성물 및 이로부터 제조되는 절연 제품에 관한 것이다.
광물성 울에 기초하는 절연 제품의 제조는 일반적으로 다양한 공정에 의해, 예를 들어 내부 또는 외부 원심분리에 의한 공지된 섬유화 기술에 따라 수행될 수 있는 광물성 울 자체의 제조 단계를 포함한다.
내부 원심분리는 다수의 소형 오리피스(orifices)를 포함하는 원심분리 디바이스 내로 용융된 광물성 물질(유리 또는 암면)을 도입하는 것으로 이루어지고, 상기 물질은 원심력 작용 하에 디바이스의 주변 벽 쪽으로 투입되고, 이로부터 필라멘트의 형태로 이탈된다. 원심분리 디바이스를 이탈하자마자, 필라멘트는 섬유(또는 광물성 울)의 웹을 형성하기 위해 고온 및 고속의 가스 스트림에 의해 수용 부재쪽으로 연신되어 운반된다.
외부 원심분리는 로터로서 공지된 회전 부재의 외부 주변 표면에 용융된 물질을 붓고, 이로부터 용융물이 원심력의 작용하에 배출되는 것으로 이루어진다. 가스 스트림에 의한 연신 및 수용 부재로의 수집을 위한 수단이 또한 제공된다.
섬유가 조립될 수 있고 웹이 점착성을 가질 수 있도록 하기 위해, 열경화성 수지를 포함하는 사이징 조성물은 원심분리 디바이스의 출구와 수용 부재 사이의 경로 상에서 섬유로 투입된다. 사이즈로 코팅된 섬유의 웹은, 수지의 중축합을 초래하고 이로써 특정한 성질, 특히 치수 안정성, 인장 강도, 압축 후 두께 회복성 및 균일한 채색을 갖는 단열 및/또는 방음 제품을 수득하기 위해 일반적으로 100℃ 초과의 온도로 열 처리된다.
광물성 울로 투입될 사이징 조성물은 일반적으로 수지의 가교결합을 위한 촉매, 접착-촉진 실란, 분진-방지 광유 등과 같은 첨가제 및 열경화성 수지를 포함하는 수용액의 형태로 제공된다. 사이징 조성물은 일반적으로 분무에 의해 섬유에 도포된다.
사이징 조성물의 성질은 수지의 특성에 의해 크게 좌우된다. 도포의 관점에서, 사이징 조성물이 우수한 분무능을 나타내고, 섬유를 효과적으로 결합시키기 위해 섬유의 표면 상에 증착될 수 있는 것이 필수적이다.
수지는 사이징 조성물을 형성하는데 사용되기 전에 소정의 시간 동안 안정해야 하고, 상기 조성물은 일반적으로 상기 언급한 수지 및 첨가제를 혼합함으로써 사용시에 제조된다.
조절 수준에서, 수지는 오염시키지 않는 것으로 간주되어야 할 필요가 있는데, 즉 수지는 사람 건강 또는 환경에 해로울 수 있는 화합물을 가능한 한 적게 포함하고 사이징 단계 또는 그 이후에 이러한 화합물을 가능한 한 적게 생성하는 것이 필요하다.
가장 통상적으로 사용되는 열경화성 수지는 레졸 계열에 속하는 페놀계 수지이다. 상기한 열 조건 하에서의 우수한 가교결합능 이외에도, 이들 수지는 수용해성이고 광물성 섬유, 특히 유리 섬유에 대해 우수한 친화성을 갖고 비교적 저렴하다.
이들 레졸은 페놀과 포름알데히드 간의 반응을 촉진시키고 수지 중의 잔류 페놀의 수준을 감소시키도록 1 초과의 포름알데히드/페놀 몰비에서 염기성 촉매의 존재하에 페놀과 포름알데히드의 축합에 의해 수득된다. 페놀과 포름알데히드 간의 축합 반응은, 희석도(dilutability)를 감소시키는 긴, 비교적 수불용성 쇄의 형성을 피하기 위해서 단량체의 축합도를 제한시키면서 수행된다. 따라서, 수지는 그 존재가 공지된 해로운 효과로 인해 바람직하지 않은 미반응된 단량체, 특히 포름알데히드의 특정 부분을 포함한다.
이러한 이유로 인해, 레졸계 수지는 일반적으로 비휘발성 요소-포름알데히드 축합물의 형태로 유리 포름알데히드를 트랩(trapping)함으로써 이와 반응하는 요소로 처리된다. 또한 수지 중의 요소의 존재는 저비용의 결과로서 특정한 경제적 이점을 야기하는데, 이는 수지의 작용 품질에 영향을 미치지 않으며, 특히 완제품의 기계적 성질을 훼손시키지 않으면서, 요소를 비교적 많은 양으로 도입할 수 있어서 수지의 총 비용을 크게 절감시키기 때문이다.
그럼에도 불구하고, 수지의 가교결합을 수득하기 위해 웹에 가해지는 온도 조건 하에 요소-포름알데히드 축합물은 안정하지 않고; 상기 축합물이 분해되면서 공장의 대기로 방출되는 포름알데히드 및 요소로 복원된다(결국 적어도 부분적으로 분해되어 암모니아가 생성된다).
더욱 엄격해지는 환경 보호에 관한 규제는 절연 제품의 제조업자가 바람직하지 않은 배출물, 특히 포름알데히드의 수준을 더욱 저하시킬 수 있게 하는 해결책을 찾도록 강요한다.
레졸이 사이징 조성물 중에서 대체되는 해결책이 공지되어 있고 카복실산 중합체, 특히 아크릴산 중합체의 이용에 기초한다.
US 5 340 868에서, 사이즈는 폴리카복실 중합체, β-하이드록시아미드 및 적어도 3작용 단량체 카복실산을 포함한다.
폴리카복실 중합체, 폴리올 및 촉매를 포함하는 사이징 조성물이 제공되며, 상기 촉매는 촉매(US 5 318 990, US 5 661 213, US 6331 350, US 2003/0008978), 플루오로보레이트(US 5 977 232) 또는 시안아미드, 디시안아미드 또는 시아노구아니딘(US 5 932 689)을 포함하는 인-포함 촉매이다.
또한, 공중합체(US 6 299 936)와 조합된 적어도 2개의 하이드록실기와 폴리카복실산 중합체(US 6 071 994, US 6 099 773, US 6 146 746)를 포함하는 알칸올아민을 포함하는 사이징 조성물에 대해 기술되었다.
US 2002/0091185에서, 폴리카복실산 중합체 및 폴리올은 OH 기의 당량수 대 COOH의 당량수의 비가 0.6/1 내지 0.8/1가 되게 하는 양으로 사용된다.
US 2002/0188055에서, 사이징 조성물은 폴리카복실산 중합체, 폴리올 및 양이온성, 양쪽성 또는 비이온성 계면활성제를 포함한다.
US 2004/0002567에서, 사이징 조성물은 폴리카복실산 중합체, 폴리올 및 실란 유형의 커플링제(coupling agent)를 포함한다.
US 2005/0215153에는, 카복실산 중합체 및 폴리올을 포함하는 사전 결합제(prebinder)와 공동결합제(cobinder)로서의 덱스트린으로부터 형성된 사이즈에 대해 설명되어 있다.
WO 2006/120523에는, (a) 폴리(비닐 알코올), (b) 비중합체성 폴리산 또는 이의 염, 무수물으로부터 선택되는 다작용성 가교결합제 및 (c) 임의로 촉매를 포함하고, (a):(b) 중량비가 95:5 내지 35:65이고 pH가 적어도 1.25와 동일한 사이징 조성물이 설명되어 있다.
WO 2008/053332는 (a) 당 중합체 및 (b) 단량체 폴리산 또는 이의 염 및 무수물로부터 선택된 다작용성 가교결합제의 첨가생성물을 포함하고 (a):(b) 중량비가 95:5 내지 35:65이 되도록 하는 조건하에 수득된 사이징 조성물을 개시하고 있다.
또한, WO 2010/029266는 적어도 하나의 수소화 당 및 다작용성 가교결합제를 포함하는 사이징 조성물이 개시되어 있다.
본 발명의 목적은 이러한 사이징 조성물 및 상기 조성물로부터 수득된 제품을 개선시키는 것이다.
본 발명의 다른 목적은 인장 강도 및 두께 회복성의 측면에서 우수한 성능을 겸비한 사이징 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 색상이 백색인 절연 제품을 제조할 수 있도록 하는 사이징 조성물을 제공하는 것이다.
이러한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 수소화 당의 건조물(dry matter)을 기준으로 계산할 때 적어도 25중량%의 말티톨을 포함하는 수소화 당의 혼합물의 선택에 기초한다.
이와 관련하여, 본 발명의 주제는 특히, 특히 유리 또는 암면의 광물성 울에 기초한 절연 제품을 위한 사이징 조성물이며, 상기 사이징 조성물은,
- 수소화 당의 건조물을 기준으로 계산할 때 적어도 25중량%의 말티톨을 포함하는 수소화 당의 혼합물 및
- 적어도 하나의 다작용성 가교결합제를 포함한다.
바람직하게는, 수소화 당의 혼합물은 수소화 당의 건조물을 기준으로 계산할 때 대부분 말티톨(50중량% 초과까지), 유리하게는 최대 85중량%의 말티톨로 이루어진다.
"수소화 당"은 본원에서 모든 직쇄, 사이클릭 또는 분지된 모노사카라이드, 올리고사카라이드 및 폴리사카라이드로부터 선택된 당의 환원으로부터 생성된 모든 생성물 및 이들 생성물의 혼합물, 특히 전분 가수분해물을 의미하는 것으로 이해된다.
본 발명에 따른 전분 가수분해물은 자체 공지된 방법, 예를 들면, 효소적 및/또는 산 가수분해에 의해 수득된다. 전분의 가수분해도는 일반적으로 다음의 관계식으로 정의되는 덱스트로즈 당량(DE)으로 특징지어 진다:
전분 가수분해물의 DE는 사용되는 가수분해 방법(예를 들면, 효소의 유형) 및 가수분해도에 따라서 다양하며; 상이한 중합도를 갖는 생성물의 분포는 넓은 한도 내에서 다양할 수 있다.
바람직한 전분 가수분해물은 5 내지 99의 DE, 유리하게는 10 내지 80의 DE를 갖는다.
당은 원소주기율표의 IB족, IIB족, IVB족, VI족, VII족 및 VIII족, 바람직하게는 니켈, 백금, 팔라듐, 코발트, 몰리브덴 및 이들의 혼합물로부터 선택되는 촉매의 존재하에 높은 수소압과 높은 온도의 조건하에 작동하는 공지된 방법으로 수소화될 수 있다. 바람직한 촉매는 레이니(Raney) 니켈이다. 수소화는 당 또는 당의 혼합물(전분 가수분해물)을 상응하는 폴리올(들)로 전환시킨다.
비록 바람직하지는 않지만, 수소화는 수소화 촉매의 부재하에 수소 가스 이외의 수소 공급원, 예를 들면, 수소화붕소나트륨과 같은 알칼리 금속 수소화붕소염의 존재하에 수행될 수도 있다.
수소화 당의 예로는 에리트리톨, 아라비톨, 크실리톨, 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 이소말티톨, 락티톨, 셀로비톨, 팔라티니톨, 말토트리톨 및 전분 가수분해물의 수소화에 의한 생성물을 언급할 수 있다. 바람직하게는, 전분 가수분해물의 수소화에 의한 생성물이 사용된다.
본 발명에 따르는 수소화 당의 혼합물은 환원 당을 5중량%(건조물 기준), 바람직하게는 1중량%, 보다 바람직하게는 0.5중량%를 초과하지 않는 낮은 비율로 포함할 수 있다.
본 발명의 대안적 형태로서, 수소화 당의 혼합물은 수소화 당의 건조물을 기준으로 계산할 때 최대 11중량%, 바람직하게는 최대 9중량%, 유리하게는 최대 8중량%, 보다 바람직하게는 최대 6중량%, 특히 바람직하게는 최대 4중량%의 소르비톨을 포함한다.
다작용성 가교결합제는 열 효과 하에 수소화 당의 하이드록실기와 반응하여 산 결합을 형성할 수 있고, 이는 최종 결합제로 수득되게 되는 중합체 망을 생성한다. 상기 중합체 망은 광물성 울 내의 섬유 접합점에서 결합을 확립할 수 있도록 한다.
다작용성 가교결합제는 유기 폴리카복실산 또는 이러한 산의 염, 무수물 및 폴리알데히드로부터 선택된다.
"유기 폴리카복실산"은 적어도 2개의 카복실 작용기, 바람직하게 최대 300개 카복실 작용기, 유리하게는 최대 70개 카복실 작용기 및 보다 바람직하게는 최대 15개 카복실 작용기를 포함하는 유기산을 의미하는 것으로 이해된다.
유기 폴리카복실산은 비중합체성 또는 중합체성 산일 수 있고, 일반적으로 50,000 이하, 바람직하게는 10,000 이하, 유리하게는 5000 이하의 수평균 몰질량을 나타낸다.
비중합체성 유기 카복실산은 포화 또는 불포화 및 직쇄 또는 분지된 어사이클릭 산, 사이클릭 산 또는 방향족 산이다.
비중합체성 유기 폴리카복실산은 디카복실산, 예를 들면 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산, 말산, 타르타르산, 타르트론산, 아스파르트산, 글루탐산, 푸마르산, 이타콘산, 말레산, 트라우마트산, 캄포르산, 프탈산 및 특히 적어도 하나의 붕소 또는 염소 원자를 포함하는 이의 유도체, 테트라하이드로프탈산 및 클로렌드산과 같은 적어도 하나의 염소 원자를 포함하는 이의 유도체, 이소프탈산, 테레프탈산, 메사콘산 및 시트라콘산; 트리카복실산, 예를 들면 시트르산, 트리카발릴산, 1,2,4-부탄트리카복실산, 아코니트산, 헤미멜리트산, 트리멜리트산 및 트리메스산; 또는 테트라카복실산, 예를 들면 1,2,3,4-부탄테트라카복실산 및 피로멜리트산일 수 있다. 시트르산이 바람직하다.
중합체성 유기 폴리카복실산의 예로서, (메트)아크릴산, 크로톤산, 이소크로톤산, 말레산, 신남산, 2-메틸말레산, 푸마르산, 이타콘산, 2-메틸이타콘산, α,β-메틸렌글루타르산(또는 펜트-2-엔이산), 및 C1-C10 알킬 말레에이트 및 푸마레이트와 같은 불포화 디카복실산 모노에스테르와 같은 불포화 카복실산의 동종중합체, 및 비치환된 스티렌 또는 알킬, 하이드록실 또는 설포닐기에 의해 또는 할로겐 원자에 의해 치환된 스티렌, (메트)아크릴로니트릴, 비치환된 (메트)아크릴아미드 또는 C1-C10 알킬기에 의해 치환된 (메트)아크릴아미드, 알킬 (메트)아크릴레이트, 특히 메틸 (메트)아크릴레이트, 에틸 (메트)아크릴레이트, n-부틸 (메트)아크릴레이트 및 이소부틸 (메트)아크릴레이트, 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 부타디엔 및 비닐 에스테르, 특히 비닐 아세테이트와 같은 적어도 하나의 비닐 단량체와 적어도 하나의 상기한 불포화 카복실산의 공중합체를 언급할 수 있다.
바람직하게는, 사이징 조성물은 수평균 몰질량이 1000 이하, 바람직하게는 750 이하, 유리하게는 500 이하인 적어도 하나의 비중합체성 유기 카복실산을 임의로 적어도 하나의 중합체성 유기 산과의 혼합물로서 포함한다.
다작용성 가교결합제는 무수물, 특히 말레산 무수물, 석신산 무수물 또는 프탈산 무수물일 수 있다. 그러나, 사이징 조성물에의 무수물의 첨가는 pH에서 중대한 결함을 초래하고, 이는 수소화 당(들)의 제조 및 가수분해를 위한 라인에서 장비의 부식 문제를 유발한다. 염기의 도입은 사이징 조성물의 pH가 이러한 문제점을 방지하기에 충분한 값이 되도록 할 수 있다. 염기의 보충적 첨가와 관련된 비용은 무수물의 사용이 바람직하지 않음을 의미한다.
다작용성 가교결합제는 또한 폴리알데히드일 수도 있다.
"폴리알데히드"는 적어도 2개의 알데히드 작용기를 포함하는 알데히드를 의미하는 것으로 이해된다.
바람직하게는, 폴리알데히드는 비중합체성 디알데히드, 예를 들면, 글리옥살, 글루타르알데히드, 1,6-헥산디알 또는 1,4-테레프탈알데히드이다.
폴리알데히드는 수소화 당의 하이드록실기 뿐만 아니라 일반적으로 단점, 특히 안정성의 감소 및/또는 열적 가교결합 처리 전의 사이징 조성물의 사전겔화를 나타낼 수 있는 하이드록실기와도 높은 반응성을 갖는다. 이러한 단점을 방지하기 위해, 폴리알데히드의 알데히드 작용기를 유리하게는 차폐시켜, 광물성 울이 오븐에 들어가기 전에 사이징 조성물 중에 존재하는 구성성분과의 반응을 방지한다. 알데히드 작용기를 차폐할 수 있는 제제의 예로서 요소 및 사이클릭 요소를 언급할 수 있다.
사이징 조성물에서, 수소화 당은 수소화 당과 다작용성 가교결합제로 이루어진 혼합물의 중량의 10 내지 90%, 바람직하게는 20% 초과, 특히 20 내지 85%, 보다 바람직하게는 30 내지 80%에 상당한다.
사이징 조성물은 특히 가교결합이 시작하는 온도를 조정하는 역할을 하는 산성 또는 염기성 촉매를 추가로 포함할 수 있다.
촉매는 점토, 콜로이드 또는 비콜로이드 실리카, 유기 아민, 4급 아민, 금속 산화물, 금속 설페이트, 금속 클로라이드, 요소 설페이트, 요소 클로라이드와 같은 루이스 염기 및 산, 및 실리케이트에 기초한 촉매로부터 선택될 수 있다.
촉매는 인-포함 화합물, 예를 들면 알칼리 금속 차아인산 염, 알칼리 금속 아인산 염, 알칼리 금속 폴리포스페이트, 알칼리 금속 수소포스페이트, 인산 또는 알킬포스폰산일 수도 있다. 바람직하게, 알칼리 금속은 나트륨 또는 칼륨이다.
촉매는 또한 플루오르 및 붕소를 포함하는 화합물, 예를 들면 사플루오르화 붕산 또는 이러한 산의 염, 특히 사플루오르화붕산나트륨 또는 사플루오르화붕산칼륨과 같은 알칼리 금속 사플루오르화붕산염, 사플루오르화붕산칼슘 또는 사플루오르화붕산마그네슘과 같은 알칼리 토금속 사플루오르화붕산염, 사플루오르화붕산아연 및 암모늄 사플루오르화붕산염일 수 있다.
바람직하게는, 촉매는 차아인산나트륨, 아인산나트륨 및 이들 화합물의 혼합물이다.
사이징 조성물로 도입되는 촉매의 양은 수소화 당과 다작용성 가교결합제의 중량의 20% 이하, 바람직하게는 10% 이하에 상당하며, 유리하게는 적어도 1%이다.
본 발명에 따른 사이징 조성물은 수소화 당과 다작용성 가교결합제의 100중량부를 기준으로 계산할 때 다음의 비율로 하기 통상의 첨가제를 추가로 포함할 수 있다:
- 실란, 특히 아미노실란 0 내지 2 중량부,
- 오일 0 내지 20 중량부, 바람직하게 4 내지 15 중량부,
- 소수성 제제, 특히 실리콘 0 내지 5 중량부,
- 수소화 당 이외의 폴리올 0 내지 20 중량부
- 요소 0 내지 30 중량부, 바람직하게 0 내지 20 중량부,
- 암모늄 리그노설포네이트(ALS) 또는 나트륨 리그노설포네이트와 같은 리그닌 유도체 및 동물성 또는 식물성 단백질로부터 선택된 "증량제(extender)" 0 내지 30 중량부.
첨가제의 역할은 공지되어 있어 간략하게만 재언급한다: 실란은 섬유와 결합제 사이의 커플링을 위한 제제이고 또한 노화 방지제로서 작용하고; 오일은 분진 방지제 및 소수성 제제이고; 요소는 가소제로서 작용하고 또한 사이징 조성물의 겔 시간을 조정하여 사전 겔화 문제를 방지할 수 있도록 하고; "증량제"는 특히 사이징 조성물의 비용을 감소시킬 수 있게 하는, 사이징 조성물에서 용해가능하거나 분산가능한 유기 충전제이다.
첨가제로서 첨가되는 폴리올은 수소화 당과 반드시 상이하며, 특히 비닐 알코올 중합체 및 공중합체와 같은 비사카라이드 단위를 포함하는 중합체의 형태로 제공되는 폴리올은 제외된다.
사이징 조성물은 상기한 구성성분들의 단순 혼합에 의해 제조된다.
수득된 사이징 조성물은 광물성 울에 기초하는 절연 제품의 제조를 위한 라인의 부식 문제를 제한하기 위해서 약 1 내지 4의 산성 pH를 나타내고, 바람직하게는 적어도 1.5와 동일하고, 유리하게는 적어도 3과 동일한 값에서 유지된다. pH는 염기, 특히 트리에탄올아민 또는 암모늄 하이드록사이드와 같은 질소 염기 또는 수산화나트륨 또는 수산화칼륨을 사이징 조성물에 첨가하여 조정할 수 있다.
다작용성 가교결합제가 비중합체성 폴리산인 경우, 사이징 조성물을 열 처리하여 수소화 당의 일부분이 상기 폴리산과 반응하도록 유발하는 것이 유리할 수 있다. 이러한 열 처리로 인해서, 사이징 조성물 중의 낮은 몰질량을 갖는 유리 폴리산의 함량이 감소되고 이는 오븐 내에서 사이즈의 경화 동안 생성되는 가스 배출을 제한하는 효과가 있다. 열 처리는 40 내지 130℃의 범위일 수 있는 온도에서 수행한다.
사이징 조성물은 광물성 섬유, 특히 유리 또는 암면 섬유에 도포되도록 의도된다.
통상적으로, 사이징 조성물은, 섬유 웹의 형태로 수용 부재 상에 모아지기 전에 원심분리 디바이스의 출구에서 광물성 섬유 상으로 투입되고, 상기 섬유 웹은 사이즈의 가교결합 및 불용해성 결합제의 형성을 가능하게 하는 온도로 후속적으로 처리된다. 본 발명에 따른 사이즈의 가교결합은 통상의 포름알데히드-페놀 수지의 온도에 상당하는 온도, 110℃ 이상, 바람직하게는 130℃ 이상, 유리하게는 140℃ 이상의 온도에서 일어난다.
이들 사이징된 섬유로부터 수득된 방음 및/또는 단열 제품 또한 본 발명의 주제를 구성한다.
이들 제품은 일반적으로 유리 또는 암면의 광물성 울의 매트 또는 펠트 또는 유리 또는 암면의 광물성 섬유의 베일(veil)의 형태로 제공되고, 특히 상기 매트 또는 펠트 상에 표면 코팅을 형성하기 위한 것이다. 이들 제품은 특히 유리하게는 백색을 나타낸다.
또한, 절연 제품은 수소화 당의 비발효성 성질로 인해서 미생물, 특히 곰팡이의 성장에 대해 큰 내성을 나타낸다.
하기 실시예는 본 발명을 한정하지 않으면서 본 발명을 예시할 수 있다.
이들 실시예에서, 다음이 측정된다:
▷ 사이징 조성물에서
- 중합체성 물질의 점탄성 거동을 규명할 수 있게 하는 동적 기계 분석(DMA) 방법에 의한 가교결합 개시 온도 (TC). 당해 과정은 다음과 같다: 와트만지의 샘플을 사이징 조성물로 함침시킨 다음(약 40%의 유기 고체 함량), 2개의 아귀 사이에 수평으로 고정시킨다. 적용된 변형률의 함수로서 응력을 측정하기 위한 디바이스가 장착된 진동 부품을 샘플의 위쪽면에 배치한다. 상기 디바이스는 온도의 탄성계수 E'를 계산할 수 있게 한다. 샘플을 4℃/분의 속도에서 20 내지 250℃로 다양한 온도까지 가열한다. 온도(℃)의 함수로서 탄성계수 E'(MPa)의 변화 곡선을 측정치로부터 플롯팅(plot)하였는데, 상기 곡선의 전체적 모양은 도 1에 도시되어 있다. 가교결합 개시 온도(TC)(℃)에 상응하는 값을 곡선에서 측정한다.
- 25℃에서 전단률이 100 s-1인 플레이트/플레이트 회전형의 유량계를 사용하는 점도(mPa.s로 표현함). 샘플은 40중량%의 고체 함량을 갖는다.
▷ 절연 제품에서
- 인장 강도는 절연 제품으로부터 스탬핑하여 절단한 샘플 상에서 표준 ASTM C 686-71T에 따라서 측정한다. 샘플은 길이가 122 mm이고 너비가 46 mm이고 외부 모서리의 절단면의 곡률 반경이 38 mm이고 내부 모서리의 절단면의 곡률 반경이 12.5 mm인 원환체의 형상을 갖는다.
샘플을 시험 기계의 2개의 원통형 축 사이에 위치시키는데, 이들 축 중 하나는 이동가능하며 일정한 속도로 이동한다. 샘플의 파괴력 F(뉴튼)을 측정하고 샘플의 중량에 대한 파괴력 F의 비로 정의되는 인장 강도 TS를 계산한다.
인장 강도는 제조 후(초기 인장 강도) 및 15분 동안 100% 상대습도하에 105℃의 온도에서 오토클레이브 내에서 가속화된 숙성 후에 측정한다(TS 15).
- 절연 제품의 초기 두께 및 8/1인 압축도(압축 하의 두께에 대한 명목 두께의 비로서 정의됨)로 24시간, 12일, 1개월 및 3개월 동안 압축한 후의 두께. 두께 측정은 제품의 우수한 치수 거동을 평가할 수 있도록 한다.
- 표준 EN 1609의 조건 하에 수분 흡수, 절연 제품의 m2당 흡수된 수분의 kg로 표현함. 1 kg/m2 미만의 수분 흡수를 나타내는 절연 제품은 낮은 단기 수분 흡수(24시간)을 갖는 것으로 간주된다: 이는 ACERMI 증명서에 따라서 "WS" 카테고리에 속한다.
실시예
1 내지 6
중량부로서 표현한 표 1에 나타낸 구성성분을 포함하는 사이징 조성물을 제조한다.
사이징 조성물은 수소화 당(들), 시트르산 및 차아인산나트륨(촉매)을 구성성분이 완전히 용해될 때까지 격렬하게 교반하면서 용기 내로 연속적으로 도입함으로써 제조한다.
표 1에 나타낸 사이징 조성물의 성질을 WO 01/96254 A1의 실시예 2, 표 1에 따라서 제조한 포름알데히드-페놀 수지와 요소를 포함하는 통상의 사이징 조성물(참조물) 및 수소화 당의 혼합물이 12%의 말티톨, 12%의 소르비톨 및 76%의 기타 수소화 당(PolysorbR 70/12, 판매원: Roquette)을 함유하는 조성물과 비교하여 평가한다.
실시예 2 내지 5의 사이징 조성물은 가교결합 개시 온도(TC)가 참조물과 비교 실시예 1 및 6의 가교결합 개시 온도보다 낮다.
실시예 1 내지 6의 조성물 및 포름알데히드-페놀 수지(참조물)을 사용하여 유리 울에 기초한 절연 제품을 형성시킨다.
유리 울은, 용융된 유리 조성물을 용융된 조성물을 수용하기 위한 챔버를 형성하는 바스켓을 포함하는 원심분리 디스크로 지칭되는 도구 및 다수의 오리피스가 끼워진 주변 밴드에 의해서 섬유로 전환시키는 내부 원심분리 기술을 사용하여 제조한다: 상기 디스크는 수직으로 위치한 이의 대칭축 주변을 회전하고, 상기 조성물은 원심분리력의 효과 하에 오리피스를 통해 방출되고, 오리피스로부터 이탈한 물질은 연신 가스 스트림의 도움으로 섬유 내로 연신된다.
통상적으로, 사이즈 분무 환은 갓 형성된 유리 울에 사이징 조성물을 균일하기 분포시키기 위해 섬유화 디스크 아래에 위치한다.
이렇게 사이징된 광물성 울은 콘베이어의 표면에서 펠트 또는 웹의 형태로 광물성 울을 유지시키는 내부 추출 박스가 장착된 벨트 콘베이어 상에 모아진다. 이어서 콘베이어는 290℃에서 유지되는 오븐을 통해서 이동하고 여기서 사이즈의 구성성분은 중합되어 결합제를 형성한다. 수득된 절연 제품은 10.6 kg/m3의 명목 밀도, 약 80 mm의 명목 두께 및 약 5%의 강열감량(loss on ignition)을 나타낸다.
절연 제품의 성질은 표 2에 제시한다.
실시예 2 내지 5의 사이징 조성물로 제조된 절연 제품은 참조 제품 및 비교 실시예 6의 제품과 비교해 숙성 전 인장 강도 측면에서 보다 우수한 특성을 나타내고 비교 실시예 6과 비교해 12일, 1개월 및 3개월 동안 압축한 후에 보다 우수한 두께 회복을 나타낸다. 이러한 성질들은 오직 말티톨만을 포함하는 비교 실시예 1의 성질과 유사하다.
본 발명에 따른 제품은 1개월 동안의 압축 후에 보다 경질이다.
실시예
7 내지 10
유리 울에 기초한 절연 제품은 실시예 1 내지 6에서와 동일한 조건하에 제조하되, 표 3에 제시한 사이징 조성물을 사용하는 것으로 변경한다. 실시예 7의 제품의 수분 흡수는 오직 말티톨만을 포함하는 제품(비교 실시예 8)과 비교해 26.9% 감소된 것으로 밝혀졌다.
실시예 7의 제품에서 발수제로서 실리콘의 존재는 실시예 7과 비교해 수분흡수를 상당히 감소시킬 수 있다(84%의 감소). 이러한 수분 흡수는 오직 말티톨만을 포함하는 비교 실시예 10의 제품과 비교해 절반으로 감소된다.
| 실시예 | 1 (비교) | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 (비교) | 참조 |
| 사이징 조성물 PolysorbR 70/12 MaltiliteR P200 MaltiliteR 5575 MaltiliteR 7575 시트르산 차아인산나트륨 |
- 44 - - 56 5 |
- - 48 - 52 5 |
- - 41 - 59 5 |
- - - 47 53 5 |
- - - 40 60 5 |
58 - - - 42 5 |
- - - - - - |
|
성질
가교결합 개시 온도 T c (℃) 25℃에서 점도( mPa .s) (1) |
144 n.d. |
137 4.2 |
135 n.d. |
132 4.9 |
132 n.d. |
155 6.0 |
144 6.0 |
MaltiliteR P 200, 판매원: Tereos: 결정질 D-말티톨
MaltiliteR 5575, 판매원: Tereos: 55%의 말티톨을 포함하는 75%의 건조물을 포함하는 말티톨 시럽
MaltiliteR 7575, 판매원: Tereos: 75%의 말티톨을 포함하는 75%의 건조물을 포함하는 말티톨 시럽
(1) 고체 함량이 40%인 용액
n.d.: 측정되지 않음
| 실시예 | 1 (비교) |
2 | 3 | 4 | 5 | 6 (비교) |
참조 |
| 성질 인장 강도 (N) 초기 숙성 후(TS 15) |
3.2 1.9 |
3.0 1.7 |
3.1 2.1 |
2.9 1.9 |
3.0 1.9 |
2.4 1.8 |
2.6 2.4 |
| 두께( mm ) 24시간 후 12일 후 1개월 후 3개월 후 |
142 132 133 130 |
138 127 129 126 |
142 134 140 n.d. |
137 129 132 128 |
139 128 130 127 |
139 118 126 119 |
149 141 144 141 |
n.d.: 측정되지 않음
| 실시예 | 7 | 8 (비교) |
9 | 10 (비교) |
| 사이징 조성물 MaltiliteR P 200 MaltiliteR 5575 시트르산 차아인산나트륨 γ-아미노프로필트리에톡시실란 광유 실리콘 |
- 48 52 5 1 8 - |
48 - 52 5 1 8 - |
- 48 52 5 1 8 1 |
48 - 52 5 1 8 1 |
| 성질 수분 흡수(kg/m2) |
5.7 |
7.8 |
0.9 |
1.8 |
MaltiliteR P 200, 판매원: Tereos: 결정질 D-말티톨
MaltiliteR 5575, 판매원: Tereos: 55%의 말티톨을 포함하는 75%의 건조물을 포함하는 말티톨 시럽
Claims (21)
- - 수소화 당의 건조물을 기준으로 계산할 때 적어도 25중량%의 말티톨을 포함하는 수소화 당의 혼합물 및
- 적어도 하나의 다작용성 가교결합제
를 포함함을 특징으로 하는, 특히 유리 또는 암면의 광물성 울에 기초한 절연 제품을 위한 사이징(sizing) 조성물. - 제1항에 있어서, 수소화 당이 직쇄, 사이클릭 또는 분지된 모노사카라이드, 올리고사카라이드 및 폴리사카라이드로부터 선택됨을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 수소화 당이 에리트리톨, 아라비톨, 크실리톨, 소르비톨, 만니톨, 이디톨, 이소말티톨, 락티톨, 셀로비톨, 팔라티니톨, 말토트리톨 및 전분 가수분해물의 수소화에 의한 생성물임을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제3항에 있어서, 수소화 당이 전분 가수분해물의 수소화에 의한 생성물임을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제1항 내지 제4항 중의 어느 한 항에 있어서, 수소화 당이 5중량%(건조물 기준), 바람직하게는 1중량%, 보다 바람직하게는 0.5중량%를 초과하지 않는 비율로 환원 당을 포함함을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 다작용성 가교결합제가 유기 폴리카복실산 또는 이러한 산의 염, 무수물 및 폴리알데히드로부터 선택됨을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제6항에 있어서, 유기 폴리카복실산이 적어도 2개의 카복실 작용기, 바람직하게 최대 300개 카복실 작용기, 유리하게는 최대 70개 카복실 작용기, 보다 바람직하게는 최대 15개 카복실 작용기를 포함함을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제7항에 있어서, 유기 폴리카복실산이 50,000 이하, 바람직하게는 10,000 이하, 유리하게는 5000 이하의 수평균 몰질량을 나타냄을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 유기 폴리카복실산이 포화 또는 불포화 및 직쇄 또는 분지된 어사이클릭 비중합체성 유기 폴리카복실산, 사이클릭 산 및 방향족 산으로부터 선택됨을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제9항에 있어서, 유기 폴리카복실산이 디카복실산, 특히 옥살산, 말론산, 석신산, 글루타르산, 아디프산, 피멜산, 수베르산, 아젤라산, 세바크산, 말산, 타르타르산, 타르트론산, 아스파르트산, 글루탐산, 푸마르산, 이타콘산, 말레산, 트라우마트산, 캄포르산, 프탈산 및 특히 적어도 하나의 붕소 또는 염소 원자를 포함하는 이의 유도체, 테트라하이드로프탈산 및 특히 적어도 하나의 염소 원자를 포함하는 이의 유도체, 이소프탈산, 테레프탈산, 메사콘산 및 시트라콘산, 트리카복실산, 특히 시트르산, 트리카발릴산, 1,2,4-부탄트리카복실산, 아코니트산, 헤미멜리트산, 트리멜리트산 및 트리메스산 및 테트라카복실산, 특히 1,2,3,4-부탄테트라카복실산 및 피로멜리트산으로부터 선택됨을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제6항 내지 제8항 중의 어느 한 항에 있어서, 유기 폴리카복실산이 중합체성 유기 폴리카복실산, 특히 불포화 카복실산의 동종중합체 및 적어도 하나의 불포화 카복실산과 적어도 하나의 비닐 단량체의 공중합체로부터 선택됨을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제11항에 있어서, 불포화 카복실산이 (메트)아크릴산, 크로톤산, 이소크로톤산, 말레산, 신남산, 2-메틸말레산, 푸마르산, 이타콘산, 2-메틸이타콘산, α,β-메틸렌글루타르산 및 불포화 디카복실산 단량체이고, 비닐 단량체가 비치환된 스티렌 또는 알킬, 하이드록실 또는 설포닐기에 의해 또는 할로겐 원자에 의해 치환된 스티렌, (메트)아크릴로니트릴, 비치환된 (메트)아크릴아미드 또는 C1-C10 알킬기에 의해 치환된 (메트)아크릴아미드, 알킬 (메트)아크릴레이트, 글리시딜 (메트)아크릴레이트, 부타디엔 및 비닐 에스테르임을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제6항에 있어서, 무수물이 말레산 무수물, 석신산 무수물 또는 프탈산 무수물임을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제6항에 있어서, 폴리알데히드가 비중합체성 디알데히드, 특히 글리옥살, 글루타르알데히드, 1,6-헥산디알 또는 1,4-테레프탈알데히드임을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제14항에 있어서, 폴리알데히드의 알데히드 작용기가 요소 또는 사이클릭 요소에 의해 차폐됨을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제1항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 수소화 당이 수소화 당과 다작용성 가교결합제로 이루어진 혼합물의 중량의 10 내지 90%, 바람직하게는 적어도 20%, 특히 20 내지 85%, 유리하게는 적어도 30%, 특히 30 내지 80%에 상당함을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제1항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 루이스 산 및 염기, 인-포함 화합물 및 플루오르와 붕소를 포함하는 화합물로부터 선택되는 촉매를 추가로 포함함을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제17항에 있어서, 촉매가 수소화 당과 다작용성 가교결합제의 중량의 20% 이하, 바람직하게는 10% 이하, 유리하게는 적어도 1%에 상당함을 특징으로 하는 사이징 조성물.
- 제1항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서, 수소화 당과 다작용성 가교결합제의 100중량부를 기준으로 계산할 때 다음의 비율, 즉
- 실란, 특히 아미노실란 0 내지 2 중량부,
- 오일 0 내지 20 중량부, 바람직하게 4 내지 15 중량부,
- 소수성 제제, 특히 실리콘 0 내지 5 중량부,
- 수소화 당 이외의 폴리올 0 내지 20 중량부
- 요소 0 내지 30 중량부, 바람직하게 0 내지 20 중량부,
- 암모늄 리그노설포네이트(ALS) 또는 나트륨 리그노설포네이트와 같은 리그닌 유도체 및 동물성 또는 식물성 단백질로부터 선택된 "증량제(extender)" 0 내지 30 중량부로
첨가제를 추가로 포함함을 특징으로 하는 사이징 조성물: - 제1항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 따른 사이징 조성물을 사용하여 사이징된, 특히 유리 또는 암면의 광물성 울에 기초하는 방음 및/또는 단열 제품.
- 제1항 내지 제19항 중의 어느 한 항에 따른 사이징 조성물을 사용하여 사이징된, 광물성 섬유, 특히 유리 또는 암면의 광물성 섬유의 베일(veil).
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