KR20160011616A - 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널 - Google Patents

일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널 Download PDF

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KR20160011616A
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로버트 에이치. 네그리
파울라 맥나이트
폴 쉽
제임스 엠. 울렛
티모씨 지. 케니
브렛 알. 링크
파멜라 헤르난데즈
크리스틴 슐트
단테 마림피에트리
케이시 소베이
무니어 모하마드
도미닉 크레모나
엘렌 제루차
스코티 리 스틴슨
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유나이티드 스테이츠 집섬 컴파니
트렘코 인코포레이티드
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Abstract

물 침투 및 공기 누설을 방지하는 외부 덮개 시멘트 패널이 제공된다. 또한 고도로 효율적인 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 시멘트 패널 제조 방법이 제공된다.

Description

일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널{EXTERIOR SHEATHING PANEL WITH INTEGRATED AIR/WATER BARRIER MEMBRANE}
관련 출원의 상호-참조
본 특허출원은 2014.3.5자 출원된 미국특허출원14/198,093 및 2013.3.15자 출원된 미국임시특허출원61/792,545에 대한 우선권을 주장하고, 상기 두 출원들은 본원에 참고문헌으로 통합된다.
본 발명은 일체형 공기/물 차단막을 가지는 건물 외부 덮개 패널 및 패널 제조 및 설비 방법에 관한 것이다.
건물 외피 차단 시스템 일부로서 공기/물 차단막의 전제는 의도하지 않은 공기, 물, 및 기타 요소들의 건물 인클로저 내외로의 통과를 막는 것이다. 외부 공기/물 시트 차단막들이 먼저 업계에 도입되었지만, 심 (seam)들이 핵심적인 이음새이므로 현장에서 시트 설치와 관련된 여러 문제점들이 있었다. 시트 설치는 언제나 제조업자의 지시와 일치되지는 않는다. 환경 조건들 (예를들면, 바람, 온도, 강수, 등)은 시트 재료의 성공적 설치에 상당한 장애가 될 수 있다. 더욱이, 시트 지지체는 전형적으로 다른 건축 재료에 대하여 불량한 결합 표면을 제공하므로, 시트는 접착되기 어렵다.
도막화 공기/물 차단막은 업계에서 새로운 방식이고 시트 막 차단 제품에 대한 대안으로 인식된다. 도막화 막 차단 제품은 시트 막 차단 제품보다 현장에서 더욱 신속하게 설치된다. 전형적인 설치 요원 요건들은 시트 막 차단 설치보다 더 작다. 도막화 막들은 전형적으로 현장에서 분무 도포되고, 시트 막 적용과 비교하여 생산율이 크게 증가한다. 그러나, 도포와 관련된 문제들, 예컨대 도포기 오류로 인한 부정확한 도포 재료 함량, 설비 문제, 및/또는 환경 조건들 (예를들면, 바람, 온도, 강수, 등)이 발생된다. 이러한 문제들은 공기/물 차단막 설치 품질 및 내구성에 영향을 줄뿐 아니라 오버 스프레이로 인한 인접 건물 및 자동차에 대한 세척 및 손상 수선에 상당한 추가 비용이 발생할 수 있다.
외부 덮개, 공기 차단 및 방수 차단막 설치를 위한 종래 방법은 건물 주위에서 여러 단계들로 설치하는 별도의 요원들이 필요하다: 덮개를 먼저 설치하고, 2차로 결합을 마무리하고, 이후 다음 및 별도 단계에서 방수 차단막 및 공기 차단막을 설치한다. 따라서, 설치와 관련한 문제들을 최소화할 수 있는 공기/물 차단막을 제공할 필요가 있다. 또한 제작 과정에서 조절된 조건들로 공기/물 차단막이 도포된 건물 패널이 필요하다.
본 배경기술은 독자들의 이해를 돕기 위한 것이고 임의의 표기 문제들 자체가 업계에서 인정된다는 것은 아니라는 것을 이해하여야 한다. 일부 양태 및 실시태양에서, 기재된 원리는 다른 시스템에서 본질적 문제를 경감할 수 있지만, 보호 범위는 첨부 청구범위에 의해 정의되고 본원에 기재된 임의의 특정 문제를 해결하기 위한 개시된 임의의 특징부에 의한 것이 아니라는 것을 이해하여야 한다.
일 양태에서, 본 개시는 물 침투 및 공기 누설을 방지하는 건물 시멘트 패널의 실시태양들에 관한 것이다.
하나의 실시태양은 시멘트 코어, 적어도 하나의 커버 시트 및 일체형 공기/물 차단막을 포함하는 시멘트 패널에 관한 것이다. 패널에서, 커버 시트는 시멘트 코어 및 일체형 공기/물 차단막 사이에 개재된다. 시멘트 코어는 황산칼슘 재료, 포틀랜드 시멘트 또는 이 둘의 조합물을 포함한다. 패널은 제2 커버 시트를 포함하고 본 실시태양에서, 시멘트 코어는 제1 커버 시트 및 제2 커버 시트 사이에 개재되고, 제1 커버 시트는 시멘트 코어 및 일체형 공기/물 차단막 사이에 개재된다.
일부 실시태양들에서, 시멘트 패널은 커버 시트로서 종이 시트 또는 섬유매트를 포함한다. 제한되지는 않지만 고분자 및 광물 섬유를 포함한 다양한 섬유들이 매트에 사용된다.
일부 실시태양들에서, 외부 덮개 패널은 일체형 공기/물 차단막을 포함하고 이는 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 실리콘 에멀전, 폴리스티렌, 스티렌/아크릴 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는30 내지 70중량%의 고분자 바인더, 및 20 내지 50중량%의 탄산칼슘을 포함한다. 일체형 공기/물 차단막은 적어도 다음의 하나를 더욱 포함한다: 분산제, 소포제, 안료, 증점제, 보존제, pH 조정제, 에멀전 안정제, 습윤 및 평활제, 가교제 및 이들의 조합.
추가 실시태양들은 건조 두께가 10 내지 90 밀인 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널을 포함한다.
일부 실시태양들에서, 항균제/항진균제는 시멘트 코어, 커버 시트 및/또는 일체형 공기/물 차단막에 첨가된다. 적합한 항균제는 2-(4-티아졸릴) 벤즈이미다졸, 실버 제올라이트, 산화아연 및 아연피리치온을 포함한다.
추가 실시태양들은 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널의 공장 내 제조방법을 제공한다. 상기 방법은 시멘트 재료 슬러리 제공 단계; 두 커버 시트들 사이에 슬러리를 개재하는 단계; 슬러리를 경화시켜 시멘트 패널을 형성하는 단계; 고분자 바인더 및 탄산칼슘으로 조제된 일체형 공기/물 차단막으로 적어도 하나의 표면에 시멘트 패널을 분무 도포하는 단계; 및 분포-도포된 시멘트 패널이 적어도 상이한 두 온도 영역들에 노출되도록 오븐에서 숙성하는 단계를 포함한다.
도 1은 일체형 공기/물 차단막을 가지는 본 외부 덮개 패널의 부분 단면도이다;
도 2는 도2A에서 대조 패널 및 도2B에서 본 방법에 의해 획득되는 일체형 공기/물 차단막을 가지는 본 외부 덮개 패널을 도시한다.
본 개시는 특유한 차단 구성을 제공하는 공기/물 차단막과 물리적으로 일체화되는 외부 덮개 패널의 다양한 실시태양들을 제공한다. 일체형 공기/물 차단막 덮개 패널은 단일 패널이 쉽게 설치될 수 있도록 하고 개별적으로 별도의 공기 및 방수 차단막들을 현장에서 설치할 필요가 없어진다. 이에 따라, 건물 외피 완성에 요구되는 단계 횟수가 감소되고 개별적으로 밀폐되어야 하는 조인트의 개수가 줄어들고, 실질적으로 건물 인클로저에 대한 공기/물 차단 시스템 성능 요건들 충족에 필요한 시간 및 노동력이 감소된다. 본 개시는 또한 균일하고 모놀리식 차단 특성들을 가지도록 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널이 조절된 공장 환경에서 대량 생산되고 따라서 현장에서 인가되는 차단 재료 부족과 관련된 문제점들이 감소되는 방법에 대한 실시태양들을 제공한다. 추가로, 본 개시에서 제공되는 바와 같이 조절된 자동화 공장 설정으로 공기/물 차단막을 외부 덮개에 인가함으로써 막 적용이 기후 변동/환경 변동 또는 작업자 피로에 구속되지 않는다는 것을 보장함으로써, 공기/물 차단막 및 덮개 기재 사이에 최적 부착 결합으로 일관된 도포 두께가 제공된다.
특히, 일부 실시태양들에서, 시멘트 외부 덮개 패널은 패널의 적어도 하나의 표면에 접착 도막화 공기/물 차단막을 포함한다. 도 1을 참조하면, 일부 실시태양들은 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널을 포함하고, 포괄적으로 도면부호 10으로 표기된다. 패널은 시멘트 코어 (12); 커버 시트 (14a) 및 임의선택적 커버 시트 (14b), 및 공기/물 차단막 (16)을 포함한다. 시멘트 코어 (12)는 커버 시트들 (14a, 14b) 사이에 삽입된다. 커버 시트 (14a)에는 공기/물 차단막 (16)이 상도되어 커버 시트 (14a)는 시멘트 코어 (12) 및 일체형 공기/물 차단막 (16) 사이에 개재된다.
시멘트 덮개 패널은 외부 용도에 의도되는 임의의 적합한 무기 코어 재료를 포함한다. 특히, 코어는 임의의 적합한 첨가제와 함께 임의의 시멘트 재료, 물질, 또는 조성물로 구성된다. 시멘트 코어로 사용 가능한 비-제한적 재료 예시로는: 포틀랜드 시멘트; 소렐 시멘트; 슬랙 시멘트; 플라이애시 시멘트; 칼슘 알루미나 시멘트; 수용성 황산칼슘 무수물; 황산칼슘 α-반수화물; 황산칼슘 β-반수화물; 천연, 합성, 또는 화학적-개질 황산칼슘 반수화물; 황산칼슘 이수화물 (“석고,” “세트 석고,” 또는 “수화 석고”); 및 이들의 혼합물을 포함한다. 본원에서 사용되는 바와 같이, 용어 “황산칼슘 재료”란 상기 언급된 임의의 형태의 황산칼슘을 의미한다. 소정의 바람직한 실시태양들에서, 시멘트 코어는 황산칼슘 재료, 포틀랜드 시멘트, 또는 이들의 혼합물을 포함한다. 바람직하게는 시멘트 코어는 석고를 포함한다.
본 개시의 실시태양들에서 사용에 적합한 시멘트 외부 덮개 패널 예시로는, 예를들면, United States Gypsum, Chicago, IL에서 상표들 SHEETROCK?, SHEETROCK FIRECODE?, SECUROCK?, FIBEROCK?, 및 DUROCK?로 상업적으로 입수되는 것들을 포함한다.
시멘트 코어는 시멘트 물품 (예를들면, 석고 보드 또는 시멘트 보드) 생산에 통상 사용되는 첨가제, 예컨대 임의의 첨가제를 포함한다. 적합한 첨가제는, 제한되지는 않지만, 구조 첨가제 예컨대 광물면, 긴 또는 세절 유리 섬유들 (섬유유리라고도 칭함), 퍼라이트, 클레이, 질석, 탄산칼슘, 폴리에스테르, 및 종이 섬유를 포함한다. 화학 첨가제는, 예를들면, 발포제, 충전제, 촉진제, 당, 개선제 (예를들면, 인산염, 포스폰산염, 붕산염), 지연제, 바인더 (예를들면, 녹말 및 라텍스), 착색제, 살진균제, 및 살생물제를 포함한다. 이러한 및 기타 첨가제의 일부 사용의 예시는 예를들면 미국 특허번호들 6,342,284; 6,410,118; 6,632,550; 6,800,131; 5,643,510; 5,714,001; 및 6,774,146, 및 미국특허출원 공개번호들 2004/0231916; 2002/0045074; 및 2005/0019618에 개시되고, 이들은 본원에 참고문헌으로 통합된다. 소정의 실시태양들에서, 시멘트 코어는 금속 섬유들, 셀룰로오스 섬유들, 광물 섬유들, 유리 섬유들, 고분자 섬유들, 탄소 섬유들, 또는 이들의 조합을 더욱 포함한다.
시멘트 코어는 적어도 하나의 기재, 및 일부 실시태양들에서 두 개의 기재들에 의해 코어에 대하여 상도 방식으로 서로 반대 측면에 덮인다. 즉, 시멘트 코어는 두 개의 기재들 사이에 끼인다. 기재는 커버 시트, 예컨대 종이 커버 시트 또는 매트일 수 있다. 다양한 유형의 종이 커버 시트가 업계에 알려져 있고 (예를들면, 마닐라, 크라프트, 고분자, 등) 이러한 모든 유형의 종이 커버 시트는 본 발명에서 사용될 수 있다. 다-겹 종이들이 다양한 실시태양들에서 사용될 수 있다. 필요하다면, 종이 커버 시트는 화학 또는 물리적 첨가제로 처리되어 특성, 예컨대 방수, 방화, 항진균, 및/또는 항균 특성들이 부여된다. 일부 실시태양들에서, 커버 시트는 종이 커버 시트이고 무게는 약 40 내지 약 65 lb/msf (천 평방피트)이다.
다른 실시태양들에서, 섬유매트를 포함하는 커버 시트가 사용된다. 매트는 임의의 적합한 유형의 고분자 섬유, 광물 섬유, 또는 이들의 조합을 포함한다. 적합한 섬유들의 비-제한적 실시예들은 유리 섬유들, 폴리아미드 섬유들, 폴리아라미드 섬유들, 폴리프로필렌 섬유들, 폴리에스테르 섬유들 (예를들면, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 (PET)), 폴리비닐 알코올 (PVOH), 폴리비닐 아세테이트 (PVA), 셀룰로오스 섬유들 (예를들면, 목화, 레이온, 등), 및 이들의 조합을 포함한다. 또한, 매트의 섬유들은 소수성 또는 친수성, 도포되거나 도포되지 않을 수 있다. 섬유들 선택은, 부분적으로, 시멘트 덮개 패널이 사용되는 적용 분야에 따라 달라진다. 예를들면, 덮개 패널이 내열 또는 내화성이 필요한 분야에 사용될 때, 적합한 내화성 또는 내열성 섬유들이 섬유매트에 사용된다.
섬유매트는 직포 또는 부직포일 수 있다. 부직 매트는 바인더에 의해 함께 결합된 섬유들을 포함한다. 바인더는 매트 산업에서 전형적으로 사용되는 임의의 바인더일 수 있다. 적합한 바인더는, 제한되지는 않지만, 우레아 포름알데히드, 멜라민 포름알데히드, 스테아레이트 멜라민 포름알데히드, 폴리에스테르, 아크릴, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 아세테이트 또는 아크릴로 개질 또는 혼합된 우레아 포름알데히드 또는 멜라민 포름알데히드, 스티렌 아크릴 고분자, 및 이들의 조합을 포함한다. 적합한 섬유매트는 시멘트 외부 덮개 패널용 대향 재료로 사용되는 상업적으로 입수되는 매트를 포함한다.
일체형 패널은 임의의 적합한 방법으로 제조된다. 일반적으로, 접착 도막화 공기/물 차단막이 시멘트 외부 덮개 패널의 적어도 하나의 표면 (예를들면, 외부 대향 표면)에 인가된다. 접착 유체는 임의의 적합한 조성물일 수 있고, 일부 실시태양들에서 액체 고분자 제제 형태일 수 있다. 도포 단계는 액체 고분자 제제를 덮개 패널 표면에 도입하는 임의의 적합한 방법을 포함한다. 이러한 방법들은 업계에서 알려져 있고, 예를들면, 분무, 롤링 (예를들면, 가압 롤링), 미장, 브러싱, 와이핑, 침지, 담지, 및/또는 패널 표면을 액체 고분자 제제로 함침을 포함한다. 일단 도포되면, 액체 고분자 제제는 표면에서 건조, 고화, 강화, 및/또는 경화되고 공기- 및/또는 습기-기밀 특성들을 가지는 접착제 층을 제공한다. 이러한 단계는 실온 또는 승온에서 소정의 시간 동안 수행되어 원하는 수준의 두께를 달성한다.
액체 고분자 제제는 도막화 막에서 사용되는 임의의 적합한 재료일 수 있다. 공기/물 차단 제제에 적합한 제제는 CAN/ULC-S741 (“공기 차단 재료 표준 - 사양”)에 제시되고 ASTM E2178 (“건물 재료의 투기 표준 시험 방법”)에 의한 시험되는 최소 요건들을 충족하거나 초과하여야 한다. 이러한 제제는 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널을 통하여 공기 침입/침출 및 물 침투를 방지하거나 최소화하는 것을 포함하고, 상기 패널은 여전히 수증기를 침투시킨다. 기타 적합한 공기/물 차단 제제는 패널을 통한 공기 침입/침출을 방지하거나 최소화하고 또한 수증기의 침입을 최소화한다.
적어도 일부 실시태양들에서, 건조 및/또는 경화 후, 액체 고분자 제제는 외부 덮개 패널의 적어도 하나의 표면에 고무화 (탄성체) 막을 형성한다.
적어도 일부 실시태양들에서, 액체 고분자 제제는 고분자 바인더로 기능하고 제제가 건조 및/또는 경화 후 자체-가스켓 효과를 제공하는 하나 이상의 재료 (예를들면, 고분자)를 포함한다. 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널에 적합한 액체 고분자 제제의 비-제한적 실시예들은 폴리아크릴레이트 (예를들면, 메타크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 에틸 메틸아크릴레이트, 부틸아크릴레이트, 부틸 메타크릴레이트, 2-클로로에틸비닐 에테르, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 및 히드록시에틸 메타크릴레이트에 기반한 고분자 및 공중합체), 폴리스티렌, 폴리부타디엔, 폴리(부타디엔 코-스티렌), 폴리이소프렌, 폴리아크릴로니트릴 부타디엔, 폴리클로로프렌, 폴리비닐 아세테이트, 폴리염화비닐, 폴리우레탄, 폴리비닐 아세테이트, 실리콘 에멀전, 및 이들의 조합을 포함한다. 도막화 막의 실시예들은 본원에 참고문헌으로 통합되는, 예를들면, 미국특허번호들 8,151,537 및 7,662,221에 예시된다.
소정의 실시태양들에서, 액체 고분자 제제는 액체 에멀전 (예를들면, 액체 고분자 에멀전), 예컨대 수계 탄성체 에멀전 (예를들면, 수계 아크릴 에멀전) 또는 오일계 탄성체 에멀전 (예를들면, 고무화 (탄성체) 에멀전) 형태일 수 있다. 에멀전에서 사용되는 용매는 물, 유기 용매, 또는 이들의 조합일 수 있다. 유기 용매의 실시예들은 미네랄 스피릿, 광유, 자일렌, 및 납사를 포함할 수 있다.
적어도 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 아크릴 에멀전을 포함하는 제제에서 제조되는 막을 포함한다. 적어도 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 5 내지 80 wt%의 폴리아크릴레이트를 가지는 막을 포함한다. 적어도 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 30 내지 70 wt%의 폴리아크릴레이트를 가지는 막을 포함한다. 적어도 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 40 내지 60 wt%의 폴리아크릴레이트를 가지는 막을 포함한다.
적어도 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 폴리우레탄을 포함하는 제제로 제조되는 막을 포함한다. 적어도 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 5 내지 50 wt%의 폴리우레탄을 포함하는 막을 포함한다. 적어도 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 10 내지 40 wt%의 폴리우레탄을 가지는 막을 포함한다. 적어도 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 폴리우레탄과 다음 실리콘 및 폴리아크릴레이트 중 적어도 하나에서 선택되는 다른 고분자의 조합을 가지는 막을 포함한다. 적어도 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 스티렌 공중합체를 가지는 막을 포함한다.
예기치 못하게 외부 덮개 패널에서 일체형 공기/물 차단막을 위한 바람직한 고분자 바인더는 아크릴 라텍스, 아크릴 스티렌 공중합체 및 스티렌-부타디엔 분산액을 포함한다는 것을 알았다. 이들 고분자 바인더는 30 내지 70% 함량으로 사용된다. 일부 실시태양들에서, 고분자 바인더는 다음 상업적으로 입수 가능한 바인더들에서 선택된다: Omnova의 PLIOTEC EL-25 (아크릴 탄성체 라텍스), BASF의 ACRONAL S400 (아크릴산 에스테르 및 스티렌의 수성 무-가소제 공중합체 분산액), DOW의 UCAR 9176 (스티렌 아크릴 공중합체), DOW의 RHOPLEX 2620 (100% 아크릴 고분자) 또는 BASF의 BUTONAL NS 175 (높은 고형량, 냉각 중합 음이온성 스티렌-부타디엔 분산액).
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 고분자 에멀전 및 분산제를 포함하는 제제에서 제조되는 막을 포함한다. 다양한 분산제가, 예컨대 폴리비닐 알코올, 셀룰로오스 및 이의 유도체, 비닐피롤리돈-함유 공중합체, 에톡시화 모노-, 디- 및 트리알킬페놀, 에톡시화 지방 알코올 및 황산의 알킬황산염의 알칼리 금속 및 암모늄염, 에톡시화 알칸올의 및 알킬술폰산의 에톡시화 알킬페놀의 및 알킬아릴술폰산의 모노에스테르, 도데실벤젠술폰산의 알칼리 금속 및/또는 암모늄염, 및 에톡시화 도데탄올의 황산 모노에스테르의 알칼리 금속 및/또는 암모늄염이 에멀전 안정화에 사용된다. 분산제는 제제에 약 0-10 wt% (예를들면, 약 1-9 wt%, 약 2-7 wt%, 3-6 wt%) 함량으로 첨가될 수 있다.
일부 실시태양들에서, 적합한 분산제는 안료 친화기를 가지는 고분자량 블록 공중합체 용액, 아크릴레이트 공중합체의 암모늄염 용액, 음이온성 고분자 전해질 (polyelectroyte), 트리폴리인산칼륨 및 산기를 가지는 공중합체의 알킬올 암모늄염. 분산제는 0-10% 및 바람직하게는 0.1-5% 함량으로 사용된다. 일부 실시태양들에서, 분산제는 다음 상업적으로 입수 가능한 분산제에서 선택된다: BYK의 DISPERBYK-190 (안료 친화기를 가지는 고분자량 블록 공중합체 용액), BYK의 BYK-156 (아크릴레이트 공중합체의 암모늄염 용액), DOW의 TAMOL 851 (음이온성 고분자 전해질), INNOPHOS의 트리폴리인산칼륨 (삼인산, 5칼륨염), BYK의 DISPERBYK-180 (산기를 가지는 공중합체의 알킬올 암모늄염).
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 차단 재료 성능을 더욱 개선하기 위한 하나 이상의 첨가제로 조제되는 막을 포함한다. 적합한 첨가제는, 예를들면, 석유 아스팔트, 석회석, 탄산칼슘, 실란 (예를들면, 디아미노실란, 트리메톡시 비닐실란), 글리콜 (예를들면, 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜, 디프로필렌 글리콜 모노부틸 에테르), 점착제 (예를들면, 로진 또는 로진 유도체, 예컨대 목재 로진, 테르펜 또는 개질 테르펜, 지방족, 시클로지방족 또는 방향족 수지), 부착 촉진제, 경화 촉매, 가교제, 방의제, 진균성장억제제 (예를들면, 2-(4-티아졸릴) 벤즈이미다졸, 실버 제올라이트, 산화아연 및 아연피리치온), 충전제 (예를들면, 카올린 클레이, 운모, 중정석, 활석, 모래, 석영분말, 백악, 이산화티탄, 실리카, 플라이애시), 및/또는 상변화 재료를 포함한다.
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 상기 고분자 바인더 및 20 내지 50중량% 사용되는 탄산칼슘으로 조제되는 막을 포함한다. 탄산칼슘의 적합한 상업적 공급원은, 제한되지는 않지만, Specialty Minerals의 THIXO-CARB 500TM (침강성 탄산칼슘), Specialty Minerals의 ULTRAFLEX 100TM (침강성 탄산칼슘), Huber Engineered Materials의 HUBERCARB Q6TM (탄산칼슘), Omya의 OMYACARB 100-PTTM (탄산칼슘), Huber Engineered Materials의 HUBERCARB Q325TM (탄산칼슘) 및 Takehara Kagaku Kogyo Co.의 NEOLIGHT SSTM (침강성 도포 탄산칼슘) 을 포함한다.
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 상기된 고분자 바인더, 탄산칼슘 및 적어도 하나 이상의 첨가제 예컨대 소포제, 안료, 증점제, 보존제, pH 조정제, 에멀전 안정제, 습윤 및 평활제 및 가교제으로 제조되는 막을 포함한다.
일부 실시태양들에서 적합한 소포제는, 제한되지는 않지만 파라핀 광유 및 소수성 성분들의 혼합물, 개선된 광유 시스템에 혼합된 분자들, 폴리에테르-개질 폴리디메틸실록산 용액, 및 폴리글리콜 중 소포성 폴리실록산 및 소수성 고체의 혼합물을 포함한다. 이들 소포제는 0.1 내지 5% 함량으로 사용된다. 적합한 상업적 소포제 공급원은 BYK의 BYK-033TM (파라핀 광유 및 소수성 성분들의 혼합물), BASF의 FOAMSTAR ST 2410TM aka. FOAMSTAR A10TM (개선된 광유 시스템에 혼합된 분자), BYK의 BYK-019TM (폴리에테르-개질 폴리디메틸실록산 용액), BYK의 BYK-021TM (폴리글리콜 중 소포성 폴리실록산 및 소수성 고체의 혼합물)을 포함한다.
일부 실시태양들에서 적합한 안료는, 제한되지는 않지만, 이산화티탄, 산화아연, 카본 블랙, 미분 침강성 실리카, 활석 및 이들의 조합을 포함한다. 이들 안료는 0.1% 내지 10중량% 함량으로 사용된다. 적합한 상업적 안료 공급원은 Maroon Inc.의 HUNTSMAN TR93TM (이산화티탄), Zochem Icc.의 ZOCO 101TM (산화아연), Soltex의 SOLTEX ACE BLACKTM (카본 블랙), Huber의 ZEOTHIX 265TM (미분 침강성 실리카), 및 Imerys의 SIERRALITE 402STM (활석)를 포함한다.
일부 실시태양들에서 적합한 증점제는, 제한되지는 않지만, 적어도 다음의 하나를 포함한다: 히드록시에틸셀룰로오스, 아크릴 증점제, 음이온성 역유화 증점제, HASE, 및 소수성 개질 알칼리 팽창성 아크릴 에멀전. 이들 증점제는 0.1% 내지 5중량% 함량으로 사용된다. 적합한 상업적 증점제 공급원은 Ashland Inc.의 NATROSOL 250 HBRTM (히드록시에틸셀룰로오스), DOW의 ACRYSOL ASE-95NPTM (알칼리 용해성, 아크릴 증점제), Scott Bader의 TEXIPOL 63-510TM (음이온성 역유화 증점제), Arkema의 POLYPHOBE 106HETM (HASE), 및 Lubrizol의 SOLTHIX A100TM (소수성 개질 알칼리 팽창성 아크릴 에멀전)을 포함한다.
일부 실시태양들에서 적합한 보존제, 제한되지는 않지만, 적어도 다음의 하나를 포함한다: 2[(히드록시메틸)아미노]-2-메틸프로판올, 3-요오도-2-프로프니닐 부틸 카르바메이트, n-(3,4-디클로로페닐)-n,n-디메틸우레아, 1,2 벤즈이소티아졸린-3-온 및 테트라클로로이소프탈로니트릴. 이들 증점제는 0.1% 내지 5중량%의 함량으로 사용된다. 적합한 상업적 증점제 공급원은 Troy Corporation의 TROYSAN 186TM (2[(히드록시메틸)아미노]-2-메틸프로판올), Troy Corporation의 POLYPHASE AF1TM (3-요오도-2-프로프니닐 부틸 카르바메이트), Troy Corporation의 POLYPHASE 663TM (n-(3,4-디클로로페닐)-n,n-디메틸우레아), Troy Corporation의 MERGAL 758TM (1,2 벤즈이소티아졸린-3-one) 및 Ashland Inc.의 NUOCIDE 404DTM (테트라클로로이소프탈로니트릴)을 포함한다.
일부 실시태양들에서 적합한 pH 조정제는, 제한되지는 않지만, 적어도 다음의 하나를 포함한다: 수산화칼슘, 수산화나트륨, 수산화칼륨, 30% 암모니아수 및 2-아미노-2-메틸-1-프로판올. 이들 pH 조정제는 0.1% 내지 5중량% 함량으로 사용된다. 적합한 상업적 pH 조정제 공급원은 Jost Chemical의 수산화칼슘 (수산화칼슘), OXYChem의 가성소다 (수산화나트륨 용액), Chem One Ltd.의 수산화칼륨 (수산화칼륨), Tanner Industries의 암모니아 수용액 (30% 암모니아수), 및 Angus의 AMP 95 (2-아미노-2-메틸-1-프로판올)을 포함한다.
일부 실시태양들에서 적합한 에멀전 안정제는, 제한되지는 않지만, 적어도 다음의 하나를 포함한다: 벤토나이트 점토, 아크릴산 및 C10-C30 알킬 아크릴레이트의 고분자량 가교화 공중합체, 비이온성 옥틸페놀 에톡실레이트 계면활성제, 톨유 레진 및 천연 레진 추출물. 이들 에멀전 안정제는 0.1% 내지 5중량%으로 사용된다. 적합한 상업적 에멀전 안정제 공급원은 BYK의 OPTIGEL LXTM (벤토나이트 점토), Lubrizol의 PEMUIEN 1622TM (고분자량, 아크릴산 및 C10-C30 알킬 아크릴레이트의 가교화 공중합체), DOW Chemical Company의 TRITON X405TM (비이온성, 옥틸페놀 에톡실레이트 계면활성제), Arizona Chemical의 SYLVAROS™ NCY (톨유 레진), 및 Pinnova의 VINSOLTM SOAP (천연 레진 추출물)을 포함한다.
일부 실시태양들에서 적합한 습윤 및 평활제는, 제한되지는 않지만, 적어도 다음의 하나를 포함한다: 술포숙신산염, 폴리에테르 개질 실록산, 우레아 개질 폴리우레탄, 아크릴레이트 공중합체의 개질 우레아 암모늄염. 이들 습윤 및 평활제는 0.1% 내지 5중량% 함량으로 사용된다. 적합한 상업적 습윤 및 평활제 공급원은 Cytec의 AEROSOLTM LF-4 (사유적 술포숙신산염 블렌드), BYK의 BYK-349 (폴리에테르 개질 실록산), BYK-425 (우레아 개질 폴리우레탄), BYK-420 (개질 우레아), 및 BYK-154 (아크릴레이트 공중합체의 암모늄염)를 포함한다.
일부 실시태양들에서 적합한 가교제는, 제한되지는 않지만, 적어도 다음의 하나를 포함한다: 산화아연, 아연 금속 이온, 음이온성 히드록시화 지르코늄 고분자 함유 안정화 암모늄 지르코늄 탄산염 및 에폭시 관능성 실란. 이들 가교제는 0.1% 내지 5중량%으로 사용된다. 적합한 상업적 가교제 공급원은 US Zinc의 산화아연 (산화아연), Munzing의 ZIMPLEXTM 15 (아연 금속 이온), Melchemical Inc.의 BACOTETM 20 (음이온성 히드록시화 지르코늄 고분자 함유 안정화 암모늄 지르코늄 탄산염의 투명알칼리 용액), Buhler Group의 OXYLINKTM 3404 (산화아연을 포함한 무기 입자의 수성 제제), 및 Momentive의 실란TM A-187 (에폭시 관능성 실란)을 포함한다.
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 상기된 적합한 고분자 및 적어도 다음의 하나로 제조되는 막을 포함한다 첨가제: 석유 아스팔트, 석회석, 탄산칼슘, 카올린 클레이, 운모, 중정석, 활석, 모래, 석영 분말, 백악, 이산화티탄, 실리카, 플라이애시, 석고, 또는 적어도 두 개의 이들 첨가제의 조합. 첨가제는 상이한 함량, 예컨대 20 내지 80중량%; 25 내지 75중량% 및 30 내지 60중량%로 사용된다. 일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 폴리아크릴레이트 및 적어도 다음의 하나의 첨가제로 제조되는 막을 포함한다: 석유 아스팔트, 석회석, 탄산칼슘, 카올린 클레이, 운모, 중정석, 활석, 모래, 석영 분말, 백악, 이산화티탄, 실리카, 플라이애시, 석고, 또는 적어도 두 개의 이들 첨가제의 조합.
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 2-(4-티아졸릴) 벤즈이미다졸, 실버 제올라이트, 산화아연 및 아연피리치온에서 선택되는 항균제 및 항진균제로 제조되는 막을 포함한다. 항균제/항진균제는 다양한 함량, 예컨대 약 1 내지 약 10중량% 또는 약 3 내지 약 7중량%로 사용된다.
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 안료를 가지는 막을 포함한다. 검정색, 갈색, 청색, 녹색, 적색, 황색, 오랜지 또는 백색 안료를 제공하는 화합물을 포함한 다양한 안료가 사용된다.
상업적으로 입수되는 도막화 공기/물 차단막의 예시들은 다음 상표로 판매되는 것을 포함한다: EXOAIR™ (Tremco), TYVEK™ (DuPont), R-GUARD™ (Prosoco), AIR-SHIELD™ (W. R. Meadows), STOGUARD™ (Sto Corp.), 및 AIR BLOC™ (Henry Co.).
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 고분자 바인더, 탄산칼슘 및 하기 표 1에 제시된 기타 성분들로 제조되는 막을 포함한다.
표 1. 일체형 공기/물 차단막 조성
성분 상업적 공급원 및 예시들 중량 % 범위
고분자 바인더 OMNOVA’s Pliotec EL-25 (아크릴 탄성체 라텍스)
BASF’s Acronal S400 (아크릴산 에스테르 및 스티렌의 수성 무-가소제 공중합체 분산액)
DOW’s Ucar 9176 (스티렌 아크릴 공중합체)
DOW’s Rhoplex 2620 (100% 아크릴 고분자)
BASF’s Butonal NS 175 (높은 고형량, 냉각 중합 음이온성 스티렌-부타디엔 분산액)		 30 - 70%
분산제 BYK’s DISPERBYK-190 (안료 친화기를 가지는 고분자량 블록 공중합체 용액)
BYK’s BYK-156 (아크릴레이트 공중합체의 암모늄염 용액)
DOW’s Tamol 851 (음이온성 고분자 전해질)
INNOPHOS’s Potassium Tripolyphosphate (삼인산, 5칼륨염)
BYK’s DISPERBYK-180 (산기를 가지는 공중합체의 알킬올 암모늄염)		 0 - 5%
소포제 BYK’s BYK-033 (파라핀 광유 및 소수성 성분들의 혼합물)
BASF’s FoamStar ST 2410 aka. FoamStar A10 (개선된 광유 시스템에 혼합된 분자)
BYK’s BYK-019 (폴리에테르-개질 폴리디메틸실록산 용액)
BYK’s BYK-021 (폴리글리콜 중 소포성 폴리실록산 및 소수성 고체의 혼합물)		 0 - 5%
안료 MAROON INC.’s Huntsman TR 93 (이산화티탄)
ZOCHEM ICC.’s ZOCO 101 (산화아연)
SOLTEX’s Soltex Ace Black (카본 블랙)
HUBER’s Zeothix 265 (미분 침강성 실리카)
IMERYS’ Sierralite 402S (활석)		 0 - 10%
탄산칼슘 SPECIALTY MINERALS’s Thixo-Carb 500 (침강성 탄산칼슘)
SPECIALTY MINERALS’s UltraFlex 100 (침강성 탄산칼슘)
HUBER ENGINEERED MATERIALS’s Hubercarb Q6 (탄산칼슘)
OMYA’s Omyacarb 100-PT (탄산칼슘)
HUBER ENGINEERED MATERIALS’s Hubercarb Q325 (탄산칼슘)
TAKEHARA KAGAKU KOGYO CO’s Neolight SS (침강성 Coated 탄산칼슘)		 20 - 50%
증점제 ASHLAND INC.’s Natrosol 250 HBR (히드록시에틸셀룰로오스)
DOW’s Acrysol ASE-95NP (알칼리 수용성, 아크릴 증점제)
SCOTT BADER’s Texipol 63-510 (음이온성 역유화 증점제)
ARKEMA’s Polyphobe 106HE (HASE)
LUBRIZOL’s Solthix A100 (소수성 개질 알칼리 팽창성 아크릴 에멀전)		 0 - 5%
보존제 TROY CORPORATION’s Troysan 186 (2[(히드록시메틸)아미노]-2-메틸프로판올)
TROY CORPORATION’s Polyphase AF1 (3-요오도-2-프로프니닐 부틸 카르바메이트)
TROY CORPORATION’s Polyphase 663 (n-(3,4-디클로로페닐)-n,n-디메틸우레아)
TROY CORPORATION’s Mergal 758 (1,2 벤즈이소티아졸린-3-온)
ASHLAND INC.’s Nuocide 404D (테트라클로로이소프탈로니트릴)		 0 - 5%
pH 조정제 JOST CHEMICAL’s 수산화칼슘 (수산화칼슘)
OXYChem’s 가성소다 (수산화나트륨 Solution)
CHEM ONE LTD.’s 수산화칼륨 (수산화칼륨)
TANNER INDUSTRIES’s 수산화 암모니아 용액 (30% 암모니아수)
ANGUS’s AMP 95 (2-아미노-2-메틸-1-프로판올)		 0 - 5%
에멀전 안정제 BYK’s Optigel LX (벤토나이트 점토)
LUBRIZOL’s Pemuien 1622 (고분자량, 아크릴산 및 C10-C30 알킬 아크릴레이트 가교화 공중합체)
DOW CHEMICAL COMPANY’s Triton X405 (비이온성, 옥틸페놀 에톡실레이트 계면활성제)
ARIZONA CHEMICAL’s SYLVAROS™ NCY (톨유 로진)
PINNOVA’s Vinsol Soap (천연 레진 추출물)		 0 - 5%
습윤 ＆ 평활제 CYTEC’s Aerosol LF-4 (사유적 술포숙신산염 블렌드)
BYK’s BYK-349 (폴리에테르 개질 실록산)
BYK’s BYK-425 (우레아 개질 폴리우레탄)
BYK’s BYK-420 (개질 우레아)
BYK’s BYK-154 (아크릴레이트 공중합체의 암모늄염)		 0 - 5%
가교제 US zinc’s 산화아연 (산화아연)
MUNZING’s Zimplex 15 (아연 금속 이온)
MELCHEMICAL INC.’s Bacote 20 (안정화 암모늄 지르코늄 탄산염의 투명알칼리용액, 음이온성 히드록시화 지르코늄 고분자 함유)
BUHLER GROUP’s Oxylink 3404 (산화아연을 포함한 무기 입자의 수성 제제)MOMENTIVE’s 실란 A-187 (에폭시 관능성 실란)		 0 - 5%
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 일체형 공기/물 차단막 두께를 조절할 수 있는 방법으로 제작된다. 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널이 패널을 통한 공기 침입/침출 및 물 침투를 유의하게 감소하도록 두께가 조절된다. 일부 실시태양들은 패널을 통한 공기 침입/침출 및 물 침투가 적어도 50% 감소되는 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널을 제공한다. 일부 기타 실시태양들은 패널을 통해 공기 침입/침출 및 물 침투가 적어도 70-80% 감소하는 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널을 제공한다. 공기 침입/침출 및 물 침투를 충분히 감소시키는 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 일체형 공기/물 차단막의 건조 두께가 적어도 10 밀, 적어도 20 밀, 적어도 30 밀, 적어도 40 밀, 적어도 50 밀, 적어도 60 밀, 적어도 70 밀; 및 100 밀 이하, 90 밀 이하, 80 밀 이하, 70 밀 이하, 60 밀 이하, 50 밀 이하, 40 밀 이하인 패널을 포함한다. 상기 값들은 예를들면, 10-90 밀, 20-80 밀, 40-80 밀, 60-80 밀, 등과 같이 상한 및 하한 값들을 이용한 임의의 적합한 범위로 조합될 수 있다.
일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널을 획득하기 위하여, 막 제제는 패널에 두께 5-100 밀 (예를들면, 적어도 5 밀, 적어도 10 밀, 적어도 20 밀, 적어도 30 밀, 적어도 40 밀, 적어도 50 밀, 적어도 60 밀, 적어도 70 밀; 및 100 밀 이하, 90 밀 이하, 80 밀 이하, 70 밀 이하, 60 밀 이하, 50 밀 이하, 40 밀 이하)로 인가된다. 상기 값들은 예를들면, 10-90 밀, 20-80 밀, 40-80 밀, 60-80 밀, 등과 같이 상한 및 하한 값들을 이용한 임의의 적합한 범위로 조합될 수 있다. 막 (예를들면, 액체 고분자 제제)은 전형적으로 에멀전으로 적용되므로, 초기 층은 “습식”이다. 막이 건조되면, 막 층의 두께는 제제 농도에 따라 수축된다. 따라서, 건조 두께는 초기 습식 두께에서 약 10% 이상 (예를들면, 약 20% 이상, 약 30% 이상, 약 40% 이상, 약 50%) 감소된다.
실시태양에서, 상기된 바와 같이 적어도 하나의 표면에서 일체형 공기/물 차단막을 가지는 시멘트 외부 덮개 패널은, 일체형 공기/물 차단막에 부착되는 시트 막을 더욱 포함한다. 일체형 공기/물 차단막이 패널에 형성된 후, 공기- 및/또는 습기-저항 특성들을 가지는 시트 막이 상기 막에 인가될 수 있다. 시트 막은 임의의 적합한 방법, 예컨대 성층, 롤링, 적층, 캘린더링, 및/또는 압축하여 일체형 공기/물 차단막에 인가된다. 전형적으로 시트 막은 시멘트 외부 덮개 패널에 적합한 크기로 절단된다. 시트는 일반적으로 패널에 인가되기 전에 절단되지만, 일부 실시태양들에서, 시트 막은 일련의 결합 패널들에 롤 형태로 인가된 후, 절단되어 단일 일체형 패널을 형성한다.
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막은 전형적으로 충분한 접착 특성을 가지고 추가 접착제(들) 없이도 시트 막을 부착시킬 수 있다.
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널의 설치 시스템이 제공된다. 이러한 시스템은 외부 덮개 패널의 일체형 공기/물 차단막에 적용되는 하나 이상의 보완 접착 코팅제 및/또는 실링재를 포함한다. 추가 접착제는 패널 전체 표면 또는 선택 표면 영역 (예를들면, 주위, 중심, 평행 가장자리들, 등)에 도포된다. 추가 접착제는 임의의 적합한 재료, 예컨대 다음과 같은 상표로 판매되는 것을 포함한다: EXOAIR™ (Tremco), TYVEK™ (DuPont), R-GUARD™ (Prosoco), 공기-SHIELD™ (W. R. Meadows), STOGUARD™ (Sto Corp.), 및 AIR BLOC™ (Henry Co.). 일부 실시태양들에서, 적합한 실링재는 폴리우레탄-계 실링재 예컨대 SPECTREM 1™ (Tremco) 및 실리콘계 실링재 예컨대 DYMONIC 100™ (Tremco)를 포함한다. 적어도 일부 실시태양들에서, 설치 시스템은 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널 및 적어도 하나의 폴리우레탄-계 및/또는 실리콘계 실링재를 포함한다.
일부 실시태양들에서, 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 추가 시트 막과 조합하여 사용되지만, 다른 실시태양들에서 외부 덮개 패널은 시트 막 없이 사용될 수 있다. 공기- 및/또는 습기-저항 특성들을 가지는 시트 막 (주택 또는 건물 랩이라고도 알려짐)은 임의의 적합한 재료, 예컨대 아스팔트-함침된 종이 또는 섬유유리, 미세천공 겹침 필름, 스폰본드 부직포에 적층된 필름, 폴리프로필렌 직물에 적층되거나 코팅된 필름, 강광 습식 폴리올레핀 (supercalendered wetlaid polyolefin) (예를들면, 폴리에틸렌) 피브릴 부직포 (예를들면, TYVEK™), 및 배수성 주택 랩으로 제조된 것일 수 있다. 실시태양들에서, 적합한 시트 막은 ASTM E2178 ("건물 재료의 투기 표준 시험 방법”)에서 제시된 최소 요건들을 충족하거나 초과할 수 있다. 시트 건물 랩의 예시들은 예를들면 미국특허번호 7,148,160 및 미국특허출원공개번호들 2006/0040091 및 2006/0051560에 제시되고 설명되고, 이들 개시는 본원에 참고문헌으로 통합된다. 상업적으로 입수되는 시트 막의 예시로는 다음 상표들로 판매되는 것을 포함한다: Tri-Built Building Wrap (Tri-Built), TYVEK™ (DuPont), HARDIEWRAP™ (James Hardie), HYDROGAP™ (Benjamin Obdyke), WEATHERMATE™ (Dow), BLUESKIN™ (Henry Co.), FOILSKIN™ (Henry Co.), AIR-SHIELD™ (W. R. Meadows), 및 CERTAWRAP™ (CertainTeed).
시트 막과 임의선택적으로 조합되는 일체형 공기/물 차단막으로 인하여, 패널 시스템 (시멘트 패널, 일체형 공기/물 차단막, 및 임의선택적 시트 막)은 패널의 수증기 침투율을 조정 및/또는 변경시킬 수 있는 가변성을 가진다. 일정한 패널 두께를 가지면서도 공기- 및 습기-저항 시멘트 외부 덮개 패널의 수증기 침투율을 조정할 수 있는 능력은, 외부 건물 외피 설계 및/또는 의도 효율에 따라서 특히 유익하다. 벽 조립체에서 습기 관리 및/또는 지형 및 기후 연관하여 특정한 건물의 과학적 설계 원리에 기초하여, 공기- 및 습기-저항 시멘트 외부 덮개 패널은 특정 건물 에너지 효율 요건들 및/또는 건물 외피 설계 성능을 해결하기 위하여 상이한 수증기 침투율을 가지도록 제작될 필요가 있다. 예를들면, 미국 에너지부는 일곱 (7) 기후 영역들을 설정한다. 7 영역 각각은 난방일수 (HDD) 및 냉방일수 (CDD) 정도에 기초한다. 이러한 기준들은 다른 지역들에 있는 건물들에 대한 난방 및 냉각 상태들의 심각성을 구분하기 위하여 사용된다. 예를들면, 기후 영역 1 (플로리다 남부)은 CDD > 9000이고 건물 공간 조화는 주로 냉방이 지배적이다. 반대로, 기후 영역 6에 위치한 중서부 북부 지역은, 건물 에너지는 주로 난방 부하에 집중되고, HDD는 7200 이상이고 9000 이하이다. 또한 설계 과정에서도 수분 및 습기 상태들이 고려된다. 주택 내부 에너지 시스템 최적화에 습도가 주로 고려되고, 어떠한 재료 또는 시스템이 에너지 효율 및 습도 조절에 최선 인지를 결정한다. 예로써, 고온 건조 기후에서, 증기 냉각 시스템이 가정에 공간 냉방을 제공할 수 있고; 전형적으로 전통적인 증기 압축 A/C 시스템보다 에너지를 덜 사용한다. 한편, 고온/다습 남서부 지역에서, 심각한 습기 및 건물 외피의 곰팡이 문제들을 방지하기 위하여 외부 벽 조립체의 투습성에 특별한 관심이 모아진다. 따라서, 공기 및 습기-방지 시멘트 외부 덮개 패널과 관련하여 상이한 수증기 침투율에 대한 필요성은 중요하다.
수증기 침투율은 일체형 공기/물 차단막 도포 함량을 조정하거나 및/또는 두께는 변하지 않지만 의도적으로 상이한 수증기 침투율을 가지도록 시공될 수 있는 시공되는 임의선택적 시트 막의 설계 수증기 침투율을 조정하여 변경될 수 있다. 공기 및 습기-방지시멘트 외부 덮개 패널의 설계 수증기 침투율을 변경 및/또는 조정하는 예시적 방법은 치수적으로 일관된 두께가 유지되는 패널을 제공하는 것이다. 일관된 패널 두께가 바람직하지만 상이한 수증기 침투율들이 요망되는 실제 분야에서, 일체형 공기/물 차단막은 일정하게 유지되고, 임의선택적 시트 막 수증기 침투율이 변경되어 광범위한 수증기 침투율의 공기 및 습기-저항 시멘트 외부 덮개 패널 타입을 달성한다types. 시트 막은 또한 일체형 패널들이 서로 부착 (점착)되는 것을 방지한다.
또 다른 실시태양에서, 시멘트 덮개 패널은 패널의 적어도 하나의 표면에 일체형 공기/물 차단막 및 막에 적어도 부분적으로 매몰되는 적정 이격 (standoff) 재료를 포함한다. 적정 이격 재료는 일체형 공기/물 차단막에 매몰되어 일체형 패널들이 서로 부착 (점착)되는 것을 방지할 수 있는 임의의 적합한 재료이다. 막에 고무 특성이 부여되면, 건조 및/또는 경화 후에도 표면은 점착성을 유지한다. 그 결과, 인접 일체형 패널들이 서로 접촉되는 것을 물리적으로 방지하는 적정 이격 재료가 사용되어 일체형 패널들의 부착 및/또는 손상을 방지한다.
실시태양에서, 적정 이격 재료는 성긴 직물 메쉬 (open weave mesh)이다. 메쉬는 임의의 적합한 재료로 제조된다. 예를들면, 메쉬는 천연 또는 합성 재료 (예를들면, 섬유), 예컨대 목화, 황마, 사이잘, 모직, 대마, 아마, 대나무, 리넨, 유리, 금속, 나일론, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 아크릴, 폴리에스테르, 탄소 섬유, 및 이들의 조합을 포함한다. 필요하다면, 메쉬 재료는 소정의 특성들, 예컨대 내화성, 내곰팡이성, 내수성, 및/또는 내알칼리성을 가질 수 있고, 이는 재료 본질적이거나 화학 첨가제 및/또는 처리 결과일 수 있다.
점착방지 특성을 제공하기 위하여, 메쉬는 막의 건조 두께 이상의 두께를 가져야 한다. 메쉬 일부가 건조 막 표면 이상으로 연장될 수 있도록 메쉬 가닥 직경이 선택된다. 직물 크기 (기밀성)는 특히 제한되지 않지만, 비용 절감을 위하여, 메쉬 가닥들 간의 거리는 약 1 내지1.5 인치 (약 2.54 내지 3.81 cm)이다. 또한 더욱 성긴 직물은 일체형 패널 설치 과정에서 사용되는 파스너들에 대하여 막에 의해 제공되는 자체-가스켓 효과를 메쉬가 방해하지 않는다는 것을 보장한다.
메쉬는 바람직하게는 일체형 패널 크기와 일치하는 시트로서 적용된다. 메쉬는 임의의 바람직한 단계에서 막에 적용된다. 예를들면, 막이 메쉬를 매몰하고 보유할 수 있는 적합한 접착성을 보유한다면 막은 완전 습식, 부분적으로 건식, 또는 완전 건식일 수 있다.
또 다른 실시태양에서, 적정 이격 재료는 적어도 부분적으로 막에 매몰되는 펠릿 또는 비드이다. 펠릿 또는 비드는 점착방지 효과를 제공하는 임의의 적합한 재료이다. 유일한 실제 제한은 펠릿 또는 비드는 내구성 재료로 제조되고 건조 막 두께보다 큰 크기 (즉, 직경 또는 두께)를 가져 각각의 펠릿/비드 일부가 건조 막 표면 이상으로 연장된다는 것이다. 적합한 재료는 고분자 (예를들면, 폴리에틸렌 (HDPE 포함), 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리염화비닐, 폴리에스테르, 아크릴, 고무, 및 이들의 조합), 목재, 금속, 및 유리를 포함한다. 펠릿/비드는 또한 예컨대 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌 아크릴레이트 공중합체, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 및 폴리프로필렌 기반의 핫멜트 접착제로 형성될 수 있다.
펠릿/비드는 임의의 적합한 방식으로 적층되어 펠릿/비드는 막에 자체적으로 매몰된다. 펠릿/비드는 임의의 바람직한 단계에서 막에 적용된다. 예를들면, 막이 펠릿/비드가 매몰되고 보유되기에 적합한 접착성을 가진다면 막은 완전 습식, 부분적으로 건식, 또는 완전 건식일 수 있다. 바람직한 실시태양에서, 펠릿/비드는 일체형 패널 전체에 걸쳐 격자 또는 배열-유사 패턴으로 적층된다. 펠릿/비드의 적층 빈도는 점착방지 특성이 유지되는 한 특히 한정되지 않는다 (예를들면, 매 거리는 1 인치 (2.54 cm), 매 2 인치 (5.08 cm), 매 3 인치 (7.62 cm), 등). 바람직한 실시태양에서, 펠릿/비드의 배치는 일체형 패널 설치 과정에서 사용되는 파스너들에 대하여 막에 의해 제공되는 자체-가스켓 효과를 메쉬가 방해하지 않는다
추가 실시태양들은 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널 제조 방법을 제공한다. 상기 방법은 시멘트 슬러리 제조 단계 및 슬러리를 두 커버 시트들 사이에 개재하는 시멘트 패널 제작 단계를 포함한다. 시멘트 패널이 경화된 후, 공기/물 차단막이 도포된다. 일부 실시태양들에서, 시멘트 패널은 석고 함유 시멘트 슬러리를 두 종의 섬유유리 매트들 사이에 개재함으로써 제작된다. 시멘트 패널이 경화된 후, 표 1에 제시된 바와 같이 조제되는 공기/물 차단막이 분무 코팅, 롤 코팅 또는 습식 코팅된다. 상기 방법에는 많은 이점들이 존재한다. 끊임없이 감시되고 유지되는 온도를 포함한 조절된 조건들에서 수행할 때, 상기 방법은 시멘트 패널로의 막의 일관된 두께, 균일성 및 균질 접착 결합을 가지는 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널을 생산한다.
예기치 못하게 상기된 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 우수한 막-대-패널 접착 강도를 가지고 표준화 ASTM C297 시험을 포함한 접착 강도 시험을 매우 양호하게 수행한다는 것을 알았다. 하기 표 2는 상기되고 4가지 상이한 분무 코팅 방법 A 내지 D (방법 A- 패널 중간부 분무 코팅; 방법 B - 코드 에지에 분무 코팅; 방법 C -4 ft 교차 기계 방향 구간 분무 코팅; 및 방법 D -수동 펌프로 수작업 분무)로 제조되는 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널에 대한 ASTM C297 결합 시험 결과들을 보인다.
표 2 접착 강도
Z-결합력 - psi
샘플 # A B C D
1 26.5 32 20.25 37.75
2 24.75 35.5 33.25 28
3 16.25 39.75 30.25 30.25
4 25.25 29.25 33.25 42.75
5 25.75 32 33.25 36.5
평균 23.7 33.7 30.05 35.05
표준편차 4.2 4.0 5.6 5.9
예기치 못하게 상기된 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널은 우수한 막-대-패널 접착 강도를 제공하고 ASTM C297 결합 시험에서 최소 15 psi Z-방향 인장 접착 강도를 충족한다는 것을 알았다. 상기 표 2에 제시된 바와 같이, 모든 패널들에 대하여 평균 파괴점은 20 psi 이상이다. 또한 예기치 못하게 표 2에서 모든 패널에 대하여 파괴점은 패널 자체 내부에, 즉 유리-매트 대향면 (facer) 및 석고 코어 사이에 있다는 것을 알았다.
또한 예기치 못하게 표 1에 의해 조제된 공기/물 차단막으로 제작된 외부 덮개 패널은 상업적으로 입수 가능한 코팅물 예컨대 EXOAIRTM 230, ICETM 코팅물, TREMGARDTM HB (모두 Tremco에서 입수)로 제작된 패널들보다 부착력, UV 안정성, 투기, 분무 도포의 점도 용이성, 표면 택 (tack) 및 점착, 및 건조 결함을 포함한 다양한 시험들에서 양호하다는 것을 알았다. 일부 비교 데이터는 하기 표 3에 제공된다.
표 3 비교 분석
특성들 ExoAir 230 ICE 코팅물 Tremgard HB 본 발명의
제제
부착 (Z-결합 부착 ≥ 15psi) 합격 N/A N/A 합격
UV 안정성 (1000 시간 후 표면 크랙 무 QUV-A) 합격 합격 합격 합격
투기 (ASTM E-96) 합격 (11.71 Perms) 불합격 (4.76 Perms) 합격
(12
Perms)		 합격
(12.98 Perms)
건조 무 결함 (블리스터링, 180OF에서 크랙 없음) 불합격 N/A 불합격 합격
표면 택/점착 (30 분 후 7.5 psi에서 점착 무) 불합격 N/A 불합격 합격
점도 (분무 도포 용이성) 불합격 N/A 불합격 합격
VOC (가능한 낮음) 불합격
(37 g/L)		 불합격
(14 g/L)		 불합격 (22g/L) 합격
(8 g/L)
못 밀봉성 (ASTM D-1970) 합격 N/A 합격 합격
또한 예기치 못하게 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널을 오븐에서 숙성하면 패널 점착 (blocking) 관련 문제를 방지할 수 있다는 것을 알았다. 이러한 숙성 패널은 점착방지 특성을 획득하고 메쉬 또는 기타 적정 이격 재료 없이도 적층 저장할 수 있다.
또한 예기치 못하게 패널을 오븐 중 2개의 상이한 온도 영역들에서 숙성할 때 최선의 결과들을 달성할 수 있다는 것을 알았다. 일부 실시태양들에서, 패널을 낮은 온도의 제1 온도 영역에서 먼저 숙성한 후 제1 온도 영역의 제1 온도보다 높은 제2 온도의 제2 온도 영역으로 이동하는 것이 바람직하다. 일부 실시태양들에서, 제1 온도 영역 은 100 내지 140℉로 설정되고 제2 온도 영역은 160 내지 190℉로 설정된다. 점착방지 특성을 가지는 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널을 획득하기 위한 이러한 숙성 방법은 본 개시에 기재된 임의의 일체형 공기/물 차단막을 가지는 패널에 대하여 유용하다. 일부 실시태양들에서, 상기 숙성 방법은 표 1에 제시된 바와 같이 고분자 바인더 및 탄산칼슘으로 조제되는 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널에 적용된다. 도 2A에 도시된 바와 같이, 표 1에 제시된 바와 같이 고분자 바인더 및 탄산칼슘으로 조제되는 일체형 공기/물 차단막을 더욱 높은 온도 영역에서만 숙성하였다. 본 패널에는 블리스터링이 진행되었다. 도 2a의 패널과는 달리, 표 1에 제시된 바와 같이 고분자 바인더 및 탄산칼슘으로 조제되는 제2 일체형 공기/물 차단막을 두-영역 방법에 의해 숙성하였다. 도2B에 도시된 바와 같이, 본 제2 패널은 블리스터가 생기지 않았고 메쉬 또는 임의의 기타 추가 처리 없이도 우수한 점착방지 특성을 보였다.
본원에 기재된 임의의 일체형 패널은 하나 이상의 벽 스터브 또는 반자대에 파스너 (예를들면, 나사, 못)로 일체형 공기/물 차단막을 외향 대향 재료로 부착하는 일체형 패널을 포함하는 시스템의 일부일 수 있다. 두 인접 패널들은 적합한 결합 테이프 및 결합 화합물로 심들에서 결합된다. 필요하다면, 추가 플래싱 (flashing) 층이 추가 공기 및 물 차단막으로 추가될 수 있다. 피복 재료 (예를들면, 외장용 자재, 지붕널, 석재)가 일체형 패널의 외부 대향 표면에 더욱 부착될 수 있다. 전체 시스템은 패널을 통하여 구조체 내부로 공기 및 물 침투가 방지되도록 설계된다.
본원에서 인용된 모든 참조문헌들은 각각의 문헌이 개별적이고도 특정하게 참조로 포함되고 전부가 개시되는 정도로 전체가 본원에 참조로 포함된다.
용어 “a”, “an”, 및 “the” 및 본 발명 기재 문맥에서 (특히 하기 청구범위 문맥에서) 유사한 지시어는, 달리 표시되거나 이에 명백하게 반하지 않는 한, 단수 및 복수를 포함하는 것으로 해석되어야 한다. 용어 “구성하는”, “가지는”, “포함하는” 및 “함유하는” 이란 달리 표기되지 않는 한 확장 가능 용어로 해석되어야 한다 (즉., “제한적이지는 않지만 포함되고”의 의미). 본원에서 값들의 범위들의 설명은, 여기에 별도로 지시되지 않으면, 단지 범위 내에 있는 각각의 개별적인 값을 개별적으로 언급하는 간단한 전달방법으로서 역할을 하기 위한 것이며, 각각의 개별적인 값은 여기에 개별적으로 기술되는 것처럼 명세서에 포함된다. 여기에 설명된 모든 방법들은 여기에 별도로 지시되지 않거나 문맥상 분명하게 모순되지 않는 한 임의의 적당한 순서로 수행될 수 있다. 여기에 제공되는 어떤 및 모든 실시예들, 또는 예시적인 언어(예를 들어, "와 같은")의 사용은 단지 본 발명을 더 잘 설명하기 위한 것이며 별도로 주장되지 않는 한 본 발명의 범위에 대한 한정을 하지 않는다. 명세서의 언어는 본 발명의 실시에 필수적인 것으로서 어떤 청구되지 않은 요소들을 지시하는 것으로 해석되어서는 안 된다.
실시예 1
일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널 제조
석고를 포함한 시멘트 코어를 두 섬유유리 매트들 사이에 개재하여 시멘트 패널을 제조하였다. 시멘트 패널을 경화시켰다.
공기/물 차단막을 표 1에 제시된 바와 같이 고분자 바인더, 탄산칼슘 및 항진균제로 제조하였다. 시멘트 패널에 공기/물 차단막을 분무 코팅하였다. 제2 대조 도포 패널을 동시에 제조하였다.
오븐에서 제1 도포 패널을 100-140℉의 제1 온도 영역에서 숙성하고 이어 제2 온도 영역으로 옮겨 160 내지 190℉에서 더욱 숙성하였다.
제2 대조 도포 패널을 동일 오븐에서 숙성하되, 160 내지 190℉의 제2 온도 영역에서만 숙성하였다.
제1 도포 패널이 완전히 숙성되면, 도 2B에 도시된 바와 같이 블리스터가 생기지 않았고 점착방지 특성이 획득되었지만, 제2 대조 패널은 박리되는 코팅물 블리스터로 덮였고 대조 패널은 도2A에 도시된 바와 같이 제대로 숙성되지 않았다.

Claims (10)

  1. 시멘트 코어, 적어도 하나의 커버 시트 및 일체형 공기/물 차단막을 포함하고, 상기 커버 시트는 시멘트 코어 및 일체형 공기/물 차단막 사이에 개재되는, 시멘트 패널.
  2. 제1항에 있어서, 상기 시멘트 코어는 황산칼슘 재료, 포틀랜드 시멘트 및 이들의 혼합물로 이루어진 군에서 선택되는 시멘트 재료를 포함하는, 시멘트 패널.
  3. 제1항에 있어서, 상기 커버 시트는 종이 커버 시트 및 섬유매트로 이루어진 군에서 선택되는, 시멘트 패널.
  4. 제3항에 있어서, 상기 섬유매트는 고분자 섬유들, 광물 섬유들 또는 이들의 조합을 포함하는, 시멘트 패널.
  5. 제1항에 있어서, 상기 일체형 공기/물 차단막은 폴리아크릴레이트, 폴리우레탄, 실리콘 에멀전, 폴리스티렌, 스티렌 아크릴 공중합체 및 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택되는 고분자 바인더를30 내지 70중량% 포함하는, 시멘트 패널.
  6. 제1항에 있어서, 상기 일체형 공기/물 차단막은 20 내지 50중량%의 탄산칼슘을 포함하는, 시멘트 패널.
  7. 제1항에 있어서, 상기 일체형 공기/물 차단막의 건조 두께는 10 내지 90 밀인, 시멘트 패널.
  8. 제1항에 있어서, 적어도 다음의 하나: 시멘트 코어, 커버 시트 및 일체형 공기/물 차단막은 2-(4-티아졸릴) 벤즈이미다졸, 실버 제올라이트, 산화아연 및 아연피리치온으로 이루어진 군에서 선택되는 항균제를 포함하는, 시멘트 패널.
  9. 일체형 공기/물 차단막을 가지는 외부 덮개 패널 제조 방법으로, 상기 방법은,
    - 시멘트 재료를 포함하는 슬러리 제조 단계;
    - 두 커버 시트들 사이에 슬러리를 개재하는 단계;
    - 슬러리를 경화시키고, 이에 따라 시멘트 패널을 형성시키는 단계;
    - 분무 코팅, 롤 코팅 또는 습식 코팅에 의해 고분자 바인더 및 탄산칼슘으로 조제되는 일체형 공기/물 차단막으로 시멘트 패널의 적어도 하나의 표면에 코팅하는 단계; 및
    - 코팅된 시멘트 패널을 오븐에서 적어도 두 상이한 온도 영역들에 노출하여 숙성하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서, 제1 온도 영역의 온도는 100 내지 140℉이고 제2 온도 영역의 온도는 약 160 내지 190℉인, 방법.
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