KR20190030708A - 단열재 - Google Patents

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KR20190030708A
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에티엔 데우르
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크나우프 인설레이션 에스피알엘
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Abstract

본 발명은, 혼합 광물 울 섬유의 층, 특히 연속 층을 포함하는 광물 울 단열 제품이며, 상기 혼합 광물 울 섬유는 바인더, 제1 광물 울 섬유 및 제2 광물 울 섬유를 포함하고, 상기 제1 광물 울 섬유와 제2 광물 울 섬유는 연화점 차이를 갖는 것인 광물 울 단열 제품에 관한 것이다.

Description

단열재
본 발명은 혼합 광물 울 섬유(mixed mineral wool fibre)를 포함하는 단열 제품 및 그와 같은 단열 제품을 제공하는 방법에 관한 것이다.
빌딩 요소의 지지 표면을 향하여 유리 울 섬유(glass wool fibre)의 단열 패널을 고정하는 것에 의해, 또는 바인더와 함께 유리 울 섬유를 사출 (미국에서는 분무 또는 습식 분무로도 지칭됨)하는 것에 의해, 예를 들면 천장의 일부와 같은 빌딩 요소의 지지 표면에 종종 단열재가 제공된다. 유리 울이 우수한 단열을 제공하기는 하지만, 우수한 내화성이 요구되는 경우에는, 그의 연화점이 대체적으로 너무 낮다. 내화성 빌딩 단열재가 기능해야 하는 온도에서, 그리고 그러한 조건을 모방한 적절한 시험에서, 유리 섬유는 연화 또는 용융되어 유리 울 단열재의 파괴 및 기능상실로 이어진다.
암면(rock wool) 섬유 (스톤 울(stone wool) 섬유로도 알려져 있음) 또는 슬래그 울(slag wool)은 일정 수준의 내화성도 요구되는 건축 적용분야에서 단열을 제공하는 데에 통상적으로 사용되어 왔다. 유리 울 섬유에 비해 더 높은 스톤 울 섬유의 연화점은 나중에 더 높은 온도에서 그의 완전성을 유지하는 것을 가능케 한다. 그러나, 그의 특성으로 인하여, 스톤 울 단열재는 특히 분무되는 경우, 등량의 유리 울 단열재에 비해 일반적으로 더 높은 밀도를 갖는다. 스톤 울 단열재에 요구되는 추가의 중량은 필요한 원료의 양을 증가시킴으로써, 패널 또는 분무 단열재 모두에 있어서 설치를 더 어렵게 한다.
본 발명의 한 가지 목표는 빌딩 요소에 우수한 내화성을 제공하는 낮은 밀도와 낮은 람다 값의 조합을 갖는 단열 제품을 제공하는 것이다. 본 발명의 또 다른 목표는 처음에는 낮은 내화성을 갖는 단열 제품에 더 우수한 내화성을 제공하는 것이다.
해당 측면들 중 하나에 따라, 본 발명은 청구범위 제1항에 정의된 바와 같은 단열 층을 제공하는 방법을 제공한다. 본 발명의 추가의 측면들은 독립 청구항들에서 정의된다. 종속 청구항들은 바람직하고/거나 대안적인 실시양태들을 정의한다.
본원에서 사용될 때, "혼합 광물 울 섬유"라는 상기 용어는 3차원 섬유 골격 내에 서로 산재하는 적어도 제1 및 제2 광물 울 섬유의 조합을 의미한다. 예를 들어, 그와 같은 혼합 광물 울 섬유 층의 샘플을 살펴보면, 산재해 있거나 얽혀 있거나 겹쳐 있는 제1 및 제2 섬유들의 골격을 볼 수 있는데, 바람직하게도 섬유들의 상기 산재는 골격의 부피 전체에 걸쳐 실질적으로 균질하다.
혼합 광물 울 섬유의 층은 연속 층, 특히 단열 제품의 전체 영역 상으로, 또는 그의 전체 표면을 따라 연장되는 연속 층일 수 있다. 혼합 광물 울 섬유의 층은 단열 제품의 외부 층일 수 있으며; 다른 단열 층에 인접하여 그것이 제공될 수 있다. 광물 울 단열 제품은 2개의 인접 층들, 예를 들면 다른 단열 층들 사이에 삽입된 혼합 광물 울 섬유의 중간 층을 포함할 수 있다. 상기 다른 단열 층(들)은 유리 울 섬유, 암면 섬유, 슬래그 울, 세라믹 섬유 또는 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 광물 울 섬유를 포함할 수 있다. 하나 이상의 인접 층, 특히 광물 울 층의 존재는 제품의 열 및/또는 화재 특성의 최적화를 가능케 한다.
광물 울 단열 제품은 혼합 광물 울 섬유 및 바인더로 본질적으로 이루어질 수 있는데, 특히 광물 울 단열 제품은 광물 울 단열 제품의 총 중량 기준으로 적어도 95 중량%의 혼합 광물 울 섬유 및 바인더를 포함할 수 있다. "로 본질적으로 이루어진"이라는 용어는 상술되는 물질 또는 단계, 그리고 청구 발명의 기본적이며 신규한 특징(들)에 실질적인 영향을 주지는 않는 것들에 대하여 청구범위의 영역을 제한하고자 하는 것이다.
광물 울 단열 제품은 하나 또는 다수의 광물 울 단열 패널, 즉 실질적으로 평행육면체인 형상을 가지며 실질적으로 탄력성인 구조 및 고정된 미리 결정된 치수를 갖고 용이하게 현장으로 수송될 수 있는 패널의 형태로 제공될 수 있다. 광물 울 단열 패널은 ≥ 90 cm, ≥ 120 cm, ≥ 150 cm 및/또는 ≤ 220 cm 또는 ≤ 180 cm인 길이를 가질 수 있다. 패널은 ≥ 50 cm, ≥ 70 cm 및/또는 ≤ 100 cm 또는 ≤ 90 cm인 너비를 가질 수 있다.
광물 울 단열 제품은 빌딩 요소의 지지 표면을 향해 특히 광물 울 섬유, 물 및 바인더의 스트림을 사출하는 것에 의해 수득되는 분무 층의 형태일 수 있다. 분무 층은 중단 없이 단일 단열 패널 또는 심지어는 다수의 병치된 패널들에 비해 던 큰 표면을 덮도록 적합화된다. 예를 들면, 분무 층은 중단 없이 벽과 인접 천장 사이의 경계면을 덮도록, 또는 중단 없이 전체 천장 또는 다른 지지 구조를 덮도록 배열될 수 있다. 또한, 지지 표면을 향해 광물 울 섬유, 물 및 바인더를 사출하는 것에 의해 지지 표면을 덮는 것은 일반적으로 다수의 단열 패널들을 사용하여 동일한 지지 표면을 덮는 것에 비해 더 적은 시간을 필요로 한다. 바람직하게는, 분무 층의 형태로 광물 울 단열 제품을 사출하기 전에 먼저 프라이머 결합 층(primer bonding layer)이 지지 표면 상에 적용되는데, 이는 지지 표면에의 분무 층의 접착을 촉진한다. 프라이머 결합 층의 양은 적어도 80 g/cm2, 적어도 100 g/cm2, 적어도 120 g/cm2 및/또는 160 g/cm2 미만, 140 g/cm2 미만일 수 있다.
지지 표면을 향해 사출되도록 적합화되는 경우, 광물 울 섬유는 바람직하게는 바인더, 특히 건조 바인더와 함께 특히 루즈 필(loose fill) 섬유의 형태로 혼합 광물 울 섬유를 포함하는 패키지(package) 중에 제공되거나, 또는 제1 패키지는 제1 루즈 필 광물 울 섬유를 포함하고 제2 패키지는 제2 루즈 필 광물 울 섬유를 포함하는 적어도 2개의 분리된 패키지 중에 제공될 수 있다. 상기 제1 광물 울 섬유와 제2 광물 섬유는 패키지화되기 전에 혼합될 수 있다. 루즈 필 혼합 광물 울 섬유의 패키지는 현장에서 사전-혼합 없이 분무 장치, 예를 들면 호퍼로 하역될 수 있다. 제1 광물 울 섬유와 제2 광물 섬유, 특히 루즈형 및/또는 혼합형인 제1 및 제2 광물 섬유의 조합을 포함하는 패키지는,
패키지 용량 대비 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량%인 양의 제1 광물 울 섬유; 및/또는
패키지 용량 대비 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량% 또는 적어도 30 중량% 및/또는 50 중량% 미만, 40 중량% 미만 또는 30 중량% 미만인 양의 제2 광물 울 섬유; 및/또는
임의로, 패키지 용량 대비 10 중량% 미만, 8 중량% 미만 또는 6 중량% 미만 및/또는 적어도 3 중량% 또는 적어도 4 중량%인 양의, 특히 물을 사용한 분무에 이어 제1 및 제2 광물 울 섬유를 서로 결합시키도록 적합화된 건조 바인더; 및/또는
임의로, 그의 양이 특히 패키지 용량 대비 1 중량% 미만의 양인 1종 이상의 첨가제(들), 예를 들면 분진방지제, 예컨대 분진방지 오일 및/또는 정전기방지제
를 포함할 수 있다.
지지 표면은 크롤 공간(crawl space), 지하실, 주차장, 빌딩 또는 가정집의 지지 표면, 특히 천장 또는 벽일 수 있다. 지지 표면은 특히 단열 제품이 고정되는 노출 표면으로서 목재, 금속, 석고, 플라스터 또는 콘크리트를 포함할 수 있다. 지지 표면은 페인트 또는 니스와 같은 피복 층을 포함할 수 있다. 지지 표면은 수평, 수직 또는 사선일 수 있다. 예를 들면, 지지 표면은 빌딩의 금속 빔(beam) 또는 칼럼(column), 예를 들면 수직 또는 수평 하중-지지 금속 빔일 수 있다.
지지 표면과 광물 울 단열 제품의 조합은 그의 사용 위치로 수송되도록 적합화된 사전-제작 조립체로 제공될 수 있다. 예를 들면, 광물 울 단열 제품은 사전제작 구조, 특히 사전제작된 벽 또는 패널에, 예를 들면 사전-제작 벽, 목재 골격 또는 목질 구조의 공강에 통합되거나, 또는 예를 들면 샌드위치 패널의 금속 판들 사이에 삽입된 광물 울 단열 제품을 포함하는 사전제작 구조로 제공될 수 있다. 그러나 일반적으로, 광물 울 단열 제품은 현장에서 그의 지지 표면에 고정되게 된다.
본원에서 사용될 때의 "제1 광물 울 섬유" 및 "제2 광물 울 섬유"라는 용어는 제1 광물 울 섬유가 제1의 화학적 조성을 가지며, 제2 광물 울 섬유가 제2의 다른 화학적 조성을 갖는 것을 의미한다. 본원에서 사용될 때, 광물 울 섬유와 관련한 "동일한 화학적 조성"이라는 용어는 실질적으로 동일한 화학적 조성을 의미하는 것이며, 통상적인 산업 제조상의 변동 및 공차가 허용되는데, 특히 광물 울 섬유는 그의 화학적 조성에 있어서의 변동이 하기 범위 이내:
≥ 15 중량%인 양으로 존재하는 각 산화물의 경우 ± 2.5% 포인트; 및
≥ 2 중량% 내지 < 15 중량%인 양으로 존재하는 각 산화물의 경우 ± 1.5% 포인트; 및
< 2 중량%인 양으로 존재하는 각 산화물의 경우 ± 1.0% 포인트
인 경우에 동일한 조성을 가지며;
단, (CaO + MgO) 및 (Na2O + K2O)는 각각 하나의 산화물 성분으로 처리된다.
예를 들어 63 중량%의 양으로 존재하는 SiO2의 경우, 상기에서 나타낸 공차는 63% ± 2.5% 포인트, 즉 60.5% 내지 65.5%이다. 본원에서 사용될 때의 "다른 화학적 조성"이라는 용어는 화학적 조성이 동일하지 않다는 것, 특히 두 가지 조성이 상기 공차 밖에 속한다는 것을 의미한다. 해당 부피 전체에 걸쳐 균질한 조성을 갖는 개별 섬유의 경우, 조성은 섬유의 단일 부분에서 측정될 수 있다. 대안적으로, 분석에 균질한 조성을 갖는 물질을 제공하기 위하여, 섬유가 용융될 수도 있다.
바람직하게는, 제1 광물 울 섬유와 제2 광물 울 섬유 사이의 연화점 차이는 적어도 150℃이다. 연화점 차이는 적어도 200℃, 바람직하게는 적어도 250℃, 더욱 바람직하게는 적어도 300℃일 수 있다. 광물 울 섬유는 하기와 같이 되도록 선택될 수 있다:
- 제1 광물 울 섬유의 연화점이 연화 임계치 미만이며;
- 제2 광물 울 섬유의 연화점이 연화 임계치를 초과하고;
- 여기서 연화 임계치는 750℃, 800℃, 850℃, 900℃ 및 950℃로부터 선택된 온도임.
단열 제품은 ≤ 750℃; ≤ 800℃ 또는 ≤ 850℃인 연화점을 갖는 제1 광물 울 섬유 및 ≥ 900℃, ≥ 950℃ 또는 ≥ 1000℃인 연화점을 갖는 제2 광물 울 섬유를 포함할 수 있다.
본원에서 사용될 때의 "연화점"이라는 용어는 그 자체의 중량하에서 광물 섬유 조성이 변형되는 온도를 의미하는 것이며, 107.6 푸아즈 (106. 6 Pa.s)의 점도에서 발생한다. 바람직하게는, 본원에서 연화점은 국제 표준 ISO 7884-1 및 ISO 7884-2에 따라 측정되는데; 대안적으로 국제 표준 ISO 7884-1 및 ISO 7884-6 (2016년 7월 15일 발효 버전)에 따라 측정될 수도 있다.
이론에 얽매이고자 하는 것은 아니나, 빌딩 내화성 시험의 대표적인 화재 조건에 적용하였을 때, 혼합 광물 울 섬유의 층은 그의 화재에 노출되는 측 상에 보호성의 응집된 고점도 층을 형성하는 것으로 여겨지는데; 마그마 층일 수 있는 이와 같은 보호 층은 향상된 내화성을 제공하여 광물 울 단열 제품의 노출되지 않은 부분을 보호하는 보호성의 내화 또는 내화-유사 층을 제공하는 것으로 보인다. 혼합 광물 울 섬유가 그의 제1 및 제2 광물 울 섬유 중 더 낮은 연화점을 상회하는 온도에 도달하는 경우, 이러한 광물 울 섬유는 연화를 시작하게 되며, 더 높은 연화점을 갖는 제2 광물 울 섬유의 섬유와 연결되게 되는 것으로 보인다. 이는 놀라운 것인데, 더 낮은 연화점의 광물 울 섬유가 어떠한 유의성 있는 방식으로도 제품의 내화성에는 기여함이 없이 특히 다른 광물 울 섬유 중 일부를 그와 연루시키면서 단순하게 용융 제거되게 되는 것으로 생각되었을 것이기 때문이다.
내화성 시험 또는 조건에서, 응집되는 표면 층 아래의 혼합 광물 울 섬유의 노출되지 않는 층은 바람직하게도 실질적으로 무손상으로 유지된다. 그와 같이 응집된 보호성의 고점도 또는 내화 층, 또는 그의 일부가 제품으로부터 떨어져 나가더라도, 새로운 응집된 보호성의 고점도 또는 내화 층이 이전에 아래에 있던 물질로부터 형성될 수 있다. 이와 같은 보호성의 고점도 또는 내화 층 및 그의 생성 가능성으로 인하여, 광물 울 단열 제품은 유리 울 섬유 단열 제품에 비해 상당히 더 큰 내화성을 제공할 수 있다. 단열 제품이 아직 존재하는 한, 지지 표면은 화재로부터 보호될 수 있다.
혼합 광물 울 섬유의 층은 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량%, 적어도 90 중량% 또는 적어도 95 중량%의 광물 울 섬유를 포함할 수 있다. 제1 광물 울 섬유는 유리 섬유일 수 있으며, 제2 광물 섬유는 암면, 슬래그 울, 세라믹 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 제1 광물 울 섬유는 유리 울 섬유이며, 제2 광물 울 섬유는 암면 섬유이다.
제1 광물 울 섬유의 양은 혼합 광물 울 섬유 층의 총 중량 대비 적어도 60 중량%, 적어도 70 중량%, 적어도 80 중량% 또는 적어도 90 중량%일 수 있다.
제2 광물 울 섬유의 양은 혼합 광물 울 섬유 층의 총 중량 대비 적어도 10 중량%, 적어도 20 중량% 또는 적어도 30 중량% 및/또는 50 중량% 미만, 40 중량% 미만 또는 30 중량% 미만일 수 있다.
놀랍게도, 단열 층에서의 암면 섬유의 양이 유리 울 섬유의 양에 비해 상당히 적은 경우, 특히 암면 섬유가 30% 미만이고 유리 울 섬유가 60% 또는 70%를 초과하는 경우, 단열 제품, 특히 분무된 단열 층은 유리 울 제품에 가까운 물리적 특성, 예를 들면 밀도를 가지나 암면 제품에 가까운 내화 특성을 갖는 것이 발견되었다. 또한, 유리 울 섬유의 높은 비율, 예를 들면 적어도 70 또는 80 중량%에서도, 화재에 노출되는 분무된 단열 층은 유리 울 단열 층처럼 반응하지 않는데, 특히 제품은 제자리에서 유지됨으로써 내화성을 제공하며, 모두가 용융되어 제거되지는 않는다.
유리 광물 울 섬유는 > 55 중량%의 산화 규소 (SiO2) 및/또는 < 10 중량%의 산화 알루미늄 (Al2O3); 및/또는 > 1인 그의 조성 중 알칼리/알칼리토 비; 및/또는 합한 양이 < 20 중량%인 CaO 및 MgO; 및/또는 합한 양이 > 8 중량%인 Na2O 및 K2O를 포함할 수 있다. 유리 울 섬유는 600-750℃ 범위, 특히 650-700℃ 범위의 연화점을 가질 수 있다.
암면 광물 섬유는 30 내지 55 중량%의 SiO2 및/또는 10 내지 30 중량%의 Al2O3; 및/또는 < 1인 그의 조성 중 알칼리/알칼리토 비; 및/또는 합한 양이 20 내지 35 중량% 범위인 CaO 및 MgO; 및/또는 합한 양이 < 8 중량%인 Na2O 및 K2O; 및/또는 4 내지 10 중량%인 Fe2O3로 표현되는 총 철 함량을 포함할 수 있다. 분무된 단열 층에서의 샷(shot) (또는 비드)의 양은 1 중량% 미만일 수 있는데, 샷은 60 ㎛ 미만의 최대 겉보기 직경을 갖는 입자로 정의된다. 암면 섬유는 900-1200℃ 범위, 특히 1000-1100℃ 범위의 연화점을 가질 수 있다.
제1 및/또는 제2 광물 울 섬유는 8 ㎛ 미만, 바람직하게는 6 ㎛ 미만, 더욱 바람직하게는 4 ㎛ 미만의 평균 직경을 가질 수 있다. 제1 및/또는 제2 광물 울 섬유는 적어도 10 ㎛, 적어도 12 ㎛ 및/또는 40 ㎛ 미만 또는 20 ㎛ 미만의 평균 길이를 가질 수 있다. 제1 광물 울 섬유와 제2 광물 울 섬유는 특히 적어도 10%, 적어도 15% 또는 적어도 20% 차이의 서로 다른 평균 길이를 가질 수 있다. 제1 및 제2 광물 울 섬유 사이의 길이 차이는 섬유 골격에서의 섬유들의 얽힘 및 결합을 촉진할 수 있다.
광물 울 섬유에는 규소가 실질적으로 없을 수 있는데, 다시 말하자면 그것이 1 중량% 미만, 특히 0.1 중량% 미만의 규소 양을 가지거나, 또는 그에는 규소가 없거나 실질적으로 없다. 규소가 실질적으로 없는 광물 울 섬유를 제공하는 것은 분무를 용이하게 한다.
광물 울 섬유는 특히 광물 울 섬유의 총 중량 기준으로 적어도 70 중량%, 바람직하게는 적어도 80 중량%, 더욱 바람직하게는 적어도 90 중량%, 95 중량% 또는 98 중량%의 양으로 버진(virgin) 섬유를 포함할 수 있다. 바람직하게는, 그와 같은 버진 섬유는 무바인더 및/또는 무규소이다. 광물 울 섬유는 특히 광물 울 섬유의 총 중량 기준으로 20 중량% 또는 10 중량% 미만의 양으로 재활용 광물 울 섬유를 포함할 수 있다.
본원에서 사용될 때, 버진 광물 울 섬유라는 용어는 이전에 광물 섬유 제품에 통합된 바가 없는 광물 울 섬유를 의미한다. 본원에서 사용될 때, 재활용 섬유라는 용어는 형성된 단열 제품, 예를 들면 가장자리 재단 또는 폐기 제품으로부터 회수된 광물 울 섬유를 의미한다. 바람직하게는, 광물 울 섬유에는 예를 들면 폐기물 유래의 섬유를 포함하는 털뭉치(flock) 및 경화된 바인더가 없다. 바람직하게는, 제1 및/또는 제2 광물 울 섬유는 섬유의 형태이며, 털뭉치 형태의 섬유 응집물이 없는데, 특히 적어도 4 mm 또는 적어도 5 mm, 특히 5-30 mm 범위의 겉보기 외접원에 의해 측정되는 기하 직경을 갖는 털뭉치가 없다.
광물 울 단열 제품은 특히 EN 1607에 따라 적어도 2 kPa, 적어도 4 kPa 및/또는 10 kPa 미만 또는 8 kPa 미만의 기계 방향 분할 강도(parting strength)를 가질 수 있다.
광물 울 단열 제품은 10 중량% 미만, 바람직하게는 8 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 6 중량% 미만의 바인더를 포함할 수 있다. 그것은 적어도 3 중량% 또는 적어도 4 중량%의 바인더를 포함할 수 있다. 바인더는 특히 지지 표면을 향하여 분무되기 전에는 건조 바인더의 형태 또는 수성 바인더 용액의 형태일 수 있다. 수성 바인더 용액은 물과 혼합된 건조 바인더를 포함할 수 있는데, 바람직하게는 총 바인더 용액 대비 5 내지 10 중량% 범위의 건조 바인더를 포함한다. 바인더는 바람직하게는 유기 바인더, 예를 들면 PVOH 또는 아크릴 바인더 예컨대 EVA를 포함한다.
화재 적용분야에서는, 유기 바인더보다는 시멘트와 같은 무기 바인더를 사용하는 것이 바람직하다고 여겨왔을 수 있다. 섬유 골격에서의 광물 울 섬유들 사이의 결합은 주로 바인더에 기인하며, 그에 따라 화재 조건에 노출되었을 때 유기 바인더의 분해 후에는 섬유들 사이의 결합이 감소되게 됨으로써 단열 제품 및/또는 혼합 광물 울 섬유의 층이 붕괴되거나 무너질 가능성이 있을 것이라고 생각했을 수 있다. 놀랍게도, 유기 바인더의 사용에도 불구하고, 혼합 광물 울 섬유 층의 섬유 골격은 유기 바인더의 분해 후에도 유지된다는 것이 발견되었다.
광물 울 단열 제품은 유럽 표준 EN 13501-1에 따라 적어도 B, A2 또는 A1의 화재 반응 등급을 가질 수 있다. 광물 울 단열 제품은 적어도 20분, 적어도 30분, 적어도 45분, 적어도 60분 또는 적어도 90분의 내화성을 가지거나 제공할 수 있다. 내화성은 특히 EN 1363-1, EN 1365-1, EN 1365-2, EN 1365-3; EN 1365-4, EN 13381-3, EN 13381-4, EN 13381-5, EN 13381-6, EN 13381-7에 따라 측정된다 (적절한 표준은 빌딩 구조 또는 지지 표면에 따라 선택됨).
광물 울 단열 제품은 특히 10℃에서 측정하였을 때 42 mW/m.K. 미만, 바람직하게는 40 mW/m.K. 미만, 더욱 바람직하게는 38 mW/m.K 미만의 람다 값을 가질 수 있다.
바람직하게는, 광물 울 단열 제품은 실질적으로 백색인 색상을 갖는다. 이는 내장의 휘도를 향상시킬 수 있는 약간 반사성인 제품을 제공한다. 대안적으로, 광물 울 단열 제품은 갈색을 띠거나 회색을 띨 수 있다.
광물 울 단열 제품은 1종 이상의 첨가제, 예를 들면 분진방지제, 예컨대 분진방지 오일 및/또는 정전기방지제를 포함할 수 있다. 첨가제(들)의 양은 광물 울 단열 제품의 총 중량 대비 1 중량% 미만일 수 있다.
혼합 광물 울 제품의 층은 실질적으로 균질할 수 있다. 바람직하게는, 람다 값, 밀도 및 2종 광물 울 섬유들 사이의 비로부터 선택된 1종 이상의 물리적 측정가능 특성의 차이는 10% 미만, 바람직하게는 5% 미만, 더욱 바람직하게는 3% 미만이다. 이는 혼합 광물 울 제품의 층의 모든 지점에서 실질적으로 균일한 내화성을 제공한다.
혼합 광물 울 섬유의 층 및/또는 광물 울 단열 제품은 적어도 30 mm, 적어도 100 mm 또는 적어도 150 mm 및/또는 250 mm 미만 또는 200 mm 미만의 두께를 가질 수 있다. 광물 울 단열 제품은 적어도 50 kg/m3 또는 적어도 60 kg/m3 및/또는 120 kg/m3 미만, 80 kg/m3 미만 또는 70 kg/m3 미만의 밀도를 가질 수 있다. 두께와 밀도의 이러한 조합은 단열을 복잡하게 하는 과도한 중량 없이도 우수한 내열 및 내화 특성을 제공한다.
혼합 광물 울 섬유 층의 밀도는 하기일 수 있다:
- 특히 혼합 광물 울 섬유 층이 50-60 중량% 범위의 유리 울 섬유 및 40-50 중량% 범위의 암면 섬유 (또는 슬래그 울)를 포함하는 경우, 100 내지 120 kg/m3 범위;
- 특히 혼합 광물 울 섬유 층이 70-80 중량% 범위의 유리 울 섬유 및 20-30 중량% 범위의 암면 섬유 (또는 슬래그 울)를 포함하는 경우, 60 내지 70 kg/m3 범위.
혼합 광물 울 섬유 층에서의 유리 울 섬유의 양이 증가되는 경우, 혼합 광물 울 섬유 층의 밀도는 특히 유리 울 섬유 60 내지 70 중량%에서 갑자기 감소된다는 것이 발견되었다.
빌딩 요소의 지지 표면을 향하여 분무될 때, 제1 및 제2 광물 울 섬유의 스트림은 지지 표면을 향하여 사출되는 혼합 광물 울 섬유의 층을 형성하도록 바인더와 혼합될 수 있다. 단열재 노즐과 지지 표면 사이의 거리는 적어도 0.5 m, 적어도 1 m 및/또는 3 m 미만, 2 m 미만일 수 있다. 크롤 공간, 지하실 또는 주차장에서는, 거리가 0.5 m 내지 2.5 m 범위일 수 있다.
또 다른 측면에 따라, 본 발명은 제1 광물 섬유, 특히 유리 울 섬유의 층, 및 특히 암면 섬유, 슬래그 울, 세라믹 섬유 또는 이들의 조합으로부터 선택된 제2 층 광물 울 섬유의 인접 층을 포함하는 분무된 광물 울 단열 제품을 제공한다. 분무된 광물 울 제품은
- 지지 표면을 향하여 바인더와 함께 1종 광물 울 섬유의 스트림을 분무함으로써, 제1 분무 광물 울 층을 제공하고;
- 이어서, 제1 분무 광물 울 층을 향하여 바인더와 함께 다른 광물 울 섬유의 스트림을 분무함으로써, 제1 분무 광물 울 층에 인접하여 제2 분무 광물 울 층을 제공하는 것
에 의해 제공될 수 있다.
분무 전에, 프라이머 결합 층이 지지 표면에 적용될 수도 있다.
다른 측면에 따라, 본 발명은,
- 바인더;
- 적어도 50 중량%의, 제1 조성을 갖는 제1 광물 울 섬유;
- 적어도 5 중량%의, 제2 조성을 갖는 제2 광물 울 섬유
를 (층의 총 중량 기준 중량%로) 포함하는 혼합 광물 울 섬유 층, 특히 연속 층을 포함하는 광물 울 단열 제품을 제공한다.
제1 광물 울 섬유와 제2 광물 울 섬유는 적어도 150℃, 바람직하게는 적어도 250℃인 연화점 차이를 가질 수 있다. 광물 울 단열 제품은 광물 울 단열 제품의 총 중량 기준으로 적어도 60 중량%의 혼합 광물 울 섬유, 바람직하게는 적어도 75 중량%의 혼합 광물 울 섬유를 포함할 수 있다. 광물 울 단열 제품은 EN 13501-1에 따라 적어도 B의 화재 반응 등급을 가질 수 있고/거나 EN 1363-1, EN 1365 및/또는 EN 13381에 따라 적어도 20분, 바람직하게는 적어도 30분, 더욱 바람직하게는 적어도 45분의 빌딩 요소에 대한 추가의 내화성을 제공할 수 있다. 광물 울 단열 제품은 42 mW/m.K 미만, 바람직하게는 40 mW/m.K 미만, 더욱 바람직하게는 38 mW/m.K 미만의 람다 값을 가질 수 있다. 바람직한 실시양태에서, 제1 광물 울 섬유는 유리 울 섬유이며, 제2 광물 울 섬유는 암면 섬유, 슬래그 울 섬유, 세라믹 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된다. 바람직하게는, 바인더는 유기 바인더, 특히 PVOH 또는 아크릴 바인더를 포함한다. 혼합 광물 울 섬유의 층은 층의 총 중량 대비 3 내지 8 중량%, 바람직하게는 4-6 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 5-6 중량% 범위의 바인더를 포함할 수 있다. 혼합 광물 울 섬유의 층은 30 mm 내지 210 mm 범위의 두께 및/또는 50 kg/m3 내지 100 kg/m3 범위, 특히 60 kg/m3 내지 80 kg/m3 범위의 밀도를 가질 수 있다. 광물 울 단열 제품은 광물 울 단열 패널의 형태 또는 분무된 단열 층의 형태일 수 있다. 단열 층은 빌딩 요소의 지지 표면을 향하여 물 및 바인더와 함께 혼합 광물 울 섬유를 분무함으로써, 혼합 광물 울 섬유의 층을 제공하는 것에 의해 빌딩 요소의 지지 표면 상에 제공될 수 있으며, 상기 층은,
- 바인더;
- 적어도 50 중량%의, 제1 조성을 갖는 제1 광물 울 섬유;
- 적어도 5 중량%의, 제2 조성을 갖는 제2 광물 울 섬유
를 (층의 총 중량 대비 중량%로) 포함한다.
또 다른 측면에 따라, 본 발명은,
- 제1 조성을 갖는 유리 울 섬유 적어도 50 중량%와, 제2 조성을 갖는 특히 암면 섬유, 슬래그 울, 세라믹 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 제2 광물 섬유 적어도 5 중량%의 조합을 분무 장치의 유입구로 도입하고;
- 지지 표면을 향하여 분무 장치의 분무 노즐로부터 유리 울 섬유, 광물 울 섬유, 물 및 바인더를 동시에 사출함으로써, 지지 표면 상에 혼합 광물 울 섬유의 층을 제공하는 것
을 포함하는, 빌딩 요소의 지지 표면에 내화성 층을 제공하는 방법을 제공한다.
제1 및 제2 광물 울 섬유는 바람직하게는 루즈 필 섬유의 형태로 제공된다.
지금부터, 첨부 도면을 참조하여 단지 예로써 본 발명의 실시양태를 기술하게 되는 바, 여기서
도 1은 제1 분무 단열 제품의 사진이고;
도 2는 제2 분무 단열 제품의 사진이며;
각 경우에 제품은 화재 시험 조건에 적용된 후 이어서 실온으로 냉각시킨 것이다.
먼저, 결합 프라이머의 양이 약 120 g/m2가 되도록 지지 표면 상에 결합 프라이머를 분무하는 것에 의해 플라스터 보드(10)로 구성된 지지 표면이 준비된다.
시험 후의 도 1에 도시된 제1 샘플 1은 결합 프라이머와 접촉되어 있는 암면 광물 울 섬유의 제1 분무 층 및 유리 광물 울 섬유의 제2 분무 층을 포함한다. 각 분무 층은 혼합 장치에서 바인더가 없으며 규소가 없는 광물 울 섬유를 6 중량%의 트리스(1클로로-2프로필)포스페이트를 포함하는 수성 바인더 용액과 혼합함으로써, 약 94.5 중량%의 광물 울 섬유를 포함하며 혼합물의 바인더 함량이 약 5.5 중량%인 혼합 광물 울 섬유를 제공하는 것에 의해 제조된다.
시험 후의 도 1에 도시된 제2 샘플 2는 혼합 장치에서 모두 바인더가 없고 규소가 없는 유리 울 섬유 및 암면 섬유를 6 중량%의 트리스(1클로로-2프로필)포스페이트를 포함하는 수성 바인더 용액과 혼합함으로써, 약 94.5 중량%의 광물 울 섬유를 포함하며 혼합물의 바인더 함량이 약 5.5 중량%인 혼합 광물 울 섬유를 제공하는 것에 의해 제조된다. 광물 울 섬유는 약 60 중량%의 유리 울 섬유 및 약 40 중량%의 암면 섬유를 포함한다.
약 90°의 사출 각도로 플라스터 보드(10)로부터 약 1.5 m 거리에서 분무 노즐을 유지하면서, 단일 및 연속 단계로 작업자가 각 혼합물을 분무함으로써, 분무된 단열 제품(10, 20)을 형성시킨다. 샘플 1 및 샘플 2의 분무된 단열 제품은 약 200 mm의 두께 및 약 100 kg/m3의 평균 밀도를 갖는다. 샘플 1에서, 분무된 단열 층은 약 100 mm의 두께를 갖는 2개의 층으로 구성된다.
각 샘플 1, 2는 온도가 상승하며 최대 온도가 약 900℃인 화재 조건을 모방하여 구성되는 오븐 내에 수직 위치로 위치된다. 각 시험은 30분 지속되도록 계획된다.
도 1에 나타난 바와 같이, 제1 샘플 1의 노출된 유리 분무 단열 제품(10)은 크게 손상된다. 샘플 1 유래 섬유의 용융으로 인하여, 시험은 15분으로 감축되었다. 분무 단열 제품의 평균 두께는 약 200 mm로부터 약 110 mm로 감소되었으며, 국소적인 두께는 약 70 mm까지 더 감소되었다. 그러나, 암면 섬유의 분무된 층은 아직 존재하므로, 지지 구조에 내화성 층을 제공할 수 있다.
도 2에 나타난 바와 같이, 분무 단열 제품(20)은 약 190 mm의 평균 두께를 가지는데, 화재 조건에 적용되었을 때 감소는 주로 분무 단열 제품의 수축에 기인한다. 분무 단열 제품(20)의 노출된 표면에는 보호성의 내화 또는 내화-유사 층(200)이 형성되었다. 화재 시험 동안, 이와 같은 층은 고점도 마그마 층의 외관을 가졌다. 노출되지 않은 분무 단열 제품은 실질적으로 무손상이어서, 여전히 시험 전과 동일한 내화성을 갖는다. 달성된 결과와 달리, 유리 울 섬유가 용융되어 전체 제품의 붕괴를 야기하게 될 것으로 생각되었을 수 있는 것이다.

Claims (15)

  1. - 제1 조성을 갖는 제1 광물 울 섬유와 제2 조성을 갖는 제2 광물 섬유의 조합을 분무 장치의 유입구로 도입하며, 제1 광물 울 섬유와 제2 광물 울 섬유는 적어도 150℃, 바람직하게는 적어도 250℃인 연화점 차이를 갖는 것이고;
    - 빌딩 요소의 지지 표면을 향하여 분무 장치의 분무 노즐로부터 제1 광물 울 섬유, 제2 광물 울 섬유, 물 및 바인더를 동시에 사출함으로써, 지지 표면 상에 혼합 광물 울 섬유의 분무된 층을 제공하며, 혼합 광물 울 섬유의 분무된 층은
    - 바인더;
    - 적어도 50 중량%의 제1 광물 울 섬유; 및
    - 적어도 5 중량%의 제2 광물 울 섬유
    를 (층의 총 중량 기준 중량%로) 포함하는 것
    을 포함하는, 빌딩 요소의 지지 표면에 내화성 층을 제공하는 방법.
  2. 제1항에 있어서, 제1 광물 울 섬유가 유리 울 섬유를 포함하고, 제2 광물 울 섬유가 암면(rock wool) 섬유, 슬래그 울, 세라믹 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 것인 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 혼합 광물 울 섬유의 층을 사출하기 전에, 지지 표면 상에 프라이머 결합 층을 적용하는 것을 추가로 포함하는 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 광물 울 섬유의 분무된 층이 상기 층의 총 중량 대비 3 내지 8 중량%, 바람직하게는 4-6 중량% 범위, 더욱 바람직하게는 5-6 중량% 범위의 바인더를 포함하는 것인 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 광물 울 섬유의 분무된 층이 EN 1363-1, EN 1365 및/또는 EN 13381에 따라 적어도 20분, 바람직하게는 적어도 30분, 더욱 바람직하게는 적어도 45분의 빌딩 요소에 대한 추가의 내화성을 빌딩 요소에 제공하는 것인 방법.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 광물 울 섬유의 분무된 층이 EN 13501-1에 따라 적어도 B의 화재 반응 등급을 갖는 것인 방법.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 광물 울 섬유의 분무된 층이 30 mm 내지 210 mm 범위의 두께를 갖는 것인 방법.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 광물 울 섬유의 분무된 층이 50 kg/m3 내지 100 kg/m3 범위, 특히 60 kg/m3 내지 80 kg/m3 범위의 밀도를 갖는 것인 방법.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 지지 표면이 크롤 공간(crawl space), 지하실, 주차장, 빌딩 또는 가정집의 지지 표면, 특히 천장 또는 벽; 및 빌딩의 금속 빔 또는 칼럼, 특히 수직 또는 수평 하중-지지 금속 빔으로부터 선택된 것인 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 혼합 광물 울 섬유의 분무된 층이 목재, 금속, 석고, 플라스터 또는 콘크리트를 포함하는 지지 표면에 내화성 층을 제공하는 것인 방법.
  11. 특히 제1항에 따른 방법에 의해 수득된, 빌딩 요소의 지지 표면 상에 제공된 분무된 광물 울 단열 제품이며,
    층이
    - 바인더, 특히 유기 바인더;
    - 적어도 50 중량%의, 제1 조성을 갖는 제1 광물 울 섬유;
    - 적어도 5 중량%의, 제2 조성을 갖는 제2 광물 울 섬유
    를 (층의 총 중량 대비 중량%로) 포함하고, 여기서 제1 광물 울 섬유와 제2 광물 울 섬유는 적어도 150℃, 바람직하게는 적어도 250℃인 연화점 차이를 갖는 것인
    분무된 광물 울 단열 제품.
  12. - 제1 조성을 갖는 제1 광물 울 섬유, 특히 유리 울 섬유;
    - 특히 암면 섬유, 슬래그 울, 세라믹 섬유 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된, 제2 조성을 갖는 제2 광물 울 섬유; 및
    - 임의로, 건조 바인더
    를 포함하는, 루즈형 섬유를 포함하는 패키지.
  13. 제12항에 있어서, 제1 광물 울 섬유와 제2 광물 울 섬유가 적어도 150℃, 바람직하게는 적어도 250℃인 연화점 차이를 갖는 것인 패키지.
  14. 제12항 또는 제13항에 있어서,
    제1 광물 울 섬유가 패키지 용량의 적어도 60 중량%, 바람직하게는 적어도 70 중량%를 구성하고;
    제2 광물 울 섬유가 패키지 용량의 적어도 10 중량%, 바람직하게는 적어도 20 중량%를 구성하는 것인
    패키지.
  15. 제12항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서,
    제2 광물 울 섬유가 패키지 용량의 적어도 10 중량%, 바람직하게는 적어도 20 중량%를 구성하고;
    패키지 용량의 나머지 중량이 제1 광물 울 섬유; 임의적인 건조 바인더; 및 임의로 1종 이상의 첨가제, 특히 분진방지제 및/또는 정전기방지제로부터 선택된 성분으로 구성되는 것인
    패키지.
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