KR20210059784A - 개선된 성능을 갖는 단열 보드 - Google Patents

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KR20210059784A
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Abstract

단열 보드 조립체는, 발포체 단열 보드; 발포체 단열 보드의 상부측 상에 부착되는 상부 페이서로서, 상부 페이서는 직조 재료로 제조되는, 상부 페이서; 및 발포체 단열 보드의 하부측 상에 부착되는 하부 페이서로서, 하부 페이서는 직조 재료로 제조되는, 하부 페이서를 갖는다. 상부 및 하부 직조 페이서는 양측에 상부 및 하부 코팅 및 부직포 층을 가질 수도 있고, 직조 및 부직포 층은 타이층으로 함께 유지될 수도 있다.

Description

개선된 성능을 갖는 단열 보드
관련 출원:
본 출원은 2018년 10월 23일 출원되고, 발명의 명칭이 "직조 페이서를 갖는 단열 보드(Insulation Board Having Woven Facers)"인 미국 가특허 출원 제62/749,530호, 및 2019년 3월 15일 출원되고, 발명의 명칭이 "개선된 성능을 갖는 단열 보드(Insulation Board Having Woven Facers)"인 미국 가특허 출원 제62/819,089호를 우선권 주장하고, 이들 미국 출원의 전체 개시내용은 모든 목적으로 본 명세서에 그대로 참조로서 합체되어 있다.
기술분야:
본 발명은 일반적으로 건축 공사 및 특히 지붕 공사에 사용되는 단열 보드(insulation board)용 페이서(facer)로서 직조 매트의 사용을 통해 향상된 물리적 특성에 의해 부여된 개선된 단열 보드 성능에 관한 것이다. 지붕 조립체에 사용될 때, 본 발명은 지붕 시스템이 저밀도 또는 일반 밀도 단열 보드로 극심한 우박(Very Severe Hail: VSH) 시험 등급을 충족하도록 허용한다.
현재, 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트(Polyiso) 발포체 지붕 단열 보드용 페이서는 통상적으로 유리 보강 펠트(Glass Reinforced Felt: GRF) 페이서 또는 코팅 유리 페이서(Coated Glass Facer: CGF) 재료로부터 제조된다. 페이서는 단열 보드와 지붕 시스템에서 몇 가지 용도로 사용된다. 예를 들어, 페이서는 발포체 보드에 구조적 완전성을 제공하고 우박(hail), 보행(foot traffic), 무거운 HVAC 장비 및 건설 장비에 의해 인가되는 힘으로부터 부서지기 쉬운 발포체 표면을 보호하는 데 도움이 된다. 페이서는 또한 윈드 업리프트(wind uplift) 성능과 관련하여 발포체 보드에 부가의 강도를 제공한다. GRF와 CGF의 모두는 유리 섬유를 함유하고, 따라서 제조 프로세스 중에 그리고 최종 사용 용례에서 피부 자극성이다. GRF 페이서에서, 특히 페이서가 습윤될 때, 유리 섬유가 치수 안정성을 개선시키기 위해 종이에 추가된다. 그러나, 유리 섬유는 보드가 습기에 노출 후 GRF 페이서의 치수 변화로 인해 휘거나, 또는 누출과 같은 습기에 노출되는 동안 강도를 손실하는 것을 방지하지 못한다. 코팅 유리 페이서는 GRF 페이서에 비교할 때 개선된 습기 및 곰팡이에 대한 저항을 제공하지만, 이들 페이서는 습기에 노출 후 변색되고, 이들이 보드를 가로질러 힘을 확산시키지 않도록 강성이고, 발포체 보드의 생산 중에 과도한 양의 화학물을 흡수하는 경향을 또한 갖는다. 이들 유리 섬유 함유 페이서 재료의 부가의 단점은: (a) 이들이 충분히 강한 압입 저항을 제공하지 않는 것, (b) 이들이 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 단열 보드로부터 박리되어 층간 박리하는 경향이 있는 것, (c) 유리 섬유 함량이 보드 생산 및 설치 중에 핸들링 불만을 야기하는 것을 포함한다.
중요하게, 이들 발포체 지붕 보드를 지붕에 고정하는 체결구가 또한 보드의 페이서를 통과한다. 불행하게도, 보드를 가로지르는 윈드 업리프트는 완전히 접착된 지붕 시스템의 고장을 야기하는 체결구 풀스루(pull-through)를 야기할 수 있다. 지붕 시스템의 윈드 업리프트 성능을 개선하기 위해, 부가의 체결구가 통상적으로 단열 보드를 통해 밀어넣어져 보드를 지붕 데크에 고정 유지한다.
따라서, 대신에 원하는 것은 하중 확산과 부가의 표면 강도의 모두를 제공할 것인 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체 지붕 단열 보드 페이서 재료이다. 특히, 윈드 업리프트 동안 체결구 풀스루의 잠재성이 감소되거나 제거될 수 있도록 표면 하중을 확산시키는 것을 보조하는 페이서를 제공하는 것이 바람직할 것이다. 체결구 풀스루를 방지하기 위한 하중 확산의 장점은 또한 발포체 단열 보드를 지붕에 견고하게 고정하는 데 도움이 된다. 이러한 부가의 표면 강도의 다른 장점은 증가된 압입 저항을 제공할 것이라는 것이다. 이 압입 저항은 지붕을 타격하는 우박에 대해 유리할 것이다. 가장 바람직하게는, 이상적인 지붕 시스템은 FM 4470(Class 1 - VSH)에 설명된 바와 같이 Factory Mutual에 의해 발표된 최근에 발표된 "극심한 우박" 시험 등급을 통과하는 것이 가능할 것이다. 게다가, 원하는 압입 저항을 갖는 페이서는 또한 설치 또는 지붕 수리 중에 지붕 상에 무릎을 꿇거나 지붕 상에서 보행하는 작업자에 대해 유리할 것이다. 설명되는 바와 같이, 본 발명의 시스템은 이러한 강도 및 하중 확산 장점을 제공한다. 실제로, 본 발명의 시스템은 극심한 우박(VSH) 시험 등급을 충족하는 것으로 나타났다. 게다가, 본 발명의 페이서는 바람직하게는 심지어 저밀도 또는 일반 밀도 단열 보드가 사용될 때에도 지붕 시스템이 극심한 우박(VSH) 시험 등급을 충족하는 것을 허용한다(예를 들어, 이러한 밀도 범위는 심지어 일반 밀도 단열 보드에서 발견되는만큼 낮을 수 있고, 심지어 0.5 내지 6.0 pcf의 범위에 있을 수 있음).
하중 확산은 더 높은 윈드 업리프트 값이 등가의 체결구로 달성되게 할 것이지만, 하중 확산은 등가의 업리프트가 더 적은 체결구를 이용하여 또한 달성되게 할 것이다. 윈드 업리프트 성능을 유지하면서 지붕 시스템의 체결구의 수를 감소시키는 것은, 더 적은 체결구로 지붕 시스템을 설치하기 위해 더 적은 노동력을 요구하고, 더 적은 체결구가 지붕 시스템의 재료 비용을 감소시키며, 더 적은 체결구가 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체 보드의 더 적은 침투를 야기하여, 히트 싱크를 최소화하고, 이에 의해 단열 보드의 개선된 단열 성능을 유도하기 때문에 매우 유리하다.
일 양태에서, 본 발명은 발포체 단열 보드(선택적으로 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트, 또는 페놀 재료 또는 발포 폴리스티렌 재료(EPS)일 수도 있음); 발포체 단열 보드의 상부측 상에 부착된 상부 페이서로서 직조 매트; 및 발포체 단열 보드의 하부측 상에 부착된 하부 페이서로서 직조 매트를 갖는 단열 보드 조립체를 포함한다. 선택적으로, 직조 페이서는 천연 및/또는 합성 얀(yarn) 및/또는 테이프로 제조될 수도 있다. 적합한 합성 얀 또는 테이프는 폴리에틸렌, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 알파-올레핀 공중합체, 나일론, 폴리에스테르, 아크릴 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드 등과 같은 폴리머로부터 제조될 수 있다. 적합한 천연 얀은 면, 셀룰로오스, 양모, 레이온, 실크, 삼, 사이잘삼 등과 같은 천연 섬유로부터 제조될 수 있다.
직조 매트는 상이한 직조 밀도를 가질 수 있다. 패브릭 메시(Fabric Mesh)는 날실(기계) 및 씨실(횡) 방향의 모두에서 인치당 얀 또는 테이프의 수로서 직물 직조물의 밀도의 척도이다. EPI(ends per inch)는 직조 직물의 인치당 날실 또는 테이프의 수이고, PPI(picks per inch)는 직조 직물의 인치당 씨실 및 테이프의 수이다. 예를 들어, 직조 밀도는 인치당 2개의 테이프×인치당 2개의 테이프(EPI×PPI) 내지 인치당 100개의 테이프×인치당 100개의 테이프일 수 있다. 바람직하게는 직조 밀도는 4×4 내지 60×60 메시일 것이다. 가장 바람직하게는 직조 밀도는 4×4 내지 30×30 메시일 것이다. 선택적으로, 직조 매트는 날실 및 씨실 방향을 따라 상이한 직조 밀도를 갖고, 예를 들어, 직조 밀도는 일 실시예에서 선택적으로 4×8 메시일 수 있다.
본 발명의 직조 매트는 통상적으로 평방 야드 당 온스 또는 평방 미터당 그램의 단위의 직물 중량으로 측정되는 상이한 중량을 가질 수 있다. 예를 들어, 직조 매트 중량은 선택적으로 10 gsm 내지 400 gsm일 수 있다. 바람직하게는, 직조 매트 중량은 20 gsm 내지 200 gsm일 수 있다. 가장 바람직하게는, 직조 매트 중량은 40 gsm 내지 100 gsm일 수 있다. 대안적으로, 직조 매트는 상이한 두께를 가질 수 있다. 예를 들어, 직조 매트 두께는 1 mil 내지 200 mil일 수 있다. 바람직하게는, 직조 매트 두께는 2 mil 내지 100 mil일 수 있다. 가장 바람직하게는, 직조 매트 두께는 2 mil 내지 50 mil일 수 있다.
선택적으로, 직조 매트는 표면의 일측 또는 양측에 코팅을 가질 수 있다. 코팅은 폴리에틸렌, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 알파-올레핀 공중합체, 실리콘, 아크릴레이트, 천연 고무, 스티렌 부타디엔 고무 등과 같은 상이한 폴리머 조성물로 이루어질 수 있다. 유리하게는, 이러한 코팅은 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 보드 제조 프로세스 중의 블리드 스루(bleed through) 저항, 발포체 보드 운송 중의 내수성, 현장 설치 중의 내슬립성 및 내수성을 제공할 것이다. 코팅은 부가적으로 제조 중에 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체에 대한 개선된 접착력을 제공하고 현장 설치 중에 접합 접착제에 대한 개선된 호환성 및 접착력을 제공할 수도 있다. 접합 접착제는 폴리우레탄, 니트릴, 네오프렌, 클로로프렌, 실란-종단 폴리에테르, 스티렌 부타디엔 고무, 아크릴, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 등과 같은 상이한 폴리머 조성물로 이루어질 수 있다.
선택적으로, 각각의 상부 및 하부 직조 매트는 일측 또는 양측에 적층된 부직포 재료의 부가의 층을 가질 수 있다. 적층은 선택적으로 접착제 또는 타이층으로 행해질 수 있다. 부직포 층이 제조 프로세스 중에 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 단열 발포체와 접촉할 때, 부직포 층은 직조 매트의 표면 거칠기 및 표면적을 증가시켜 직조 매트가 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체와의 더 양호한 접착력 또는 접합력을 갖게 할 수도 있다. 부직포 층이 발포체 단열 보드의 외부(즉, 상부 또는 하부)에 위치될 때, 이는 현장 설치 중에 내슬립성을 향상시키고 접합 접착제와의 접착 성능을 개선시킬 수도 있다. 부직포 섬유는 선택적으로, 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 알파-올레핀 공중합체, 나일론, 유리, 케블라, 현무암, 탄소 섬유 등과 같은 상이한 폴리머 조성물로 제조될 수 있다.
선택적으로, 직조 매트는 유리 스크림(scrim), 유리 매트, 탄소 섬유 스크림 또는 코팅된 PET 스크림으로 적층될 수도 있다. 직조 매트에 적층될 때, 이들 재료는 잠재적으로 페이서 및 단열 보드의 치수 안정성을 개선시킬 수 있다.
선택적으로, 직조 매트는 저 수축 폴리머 얀 또는 테이프로 제조될 수 있다. 폴리머 테이프의 수축률은 폴리머 테이프가 실온으로부터 100℃로 가열될 때 길이 변화의 백분율에 의해 평가될 수 있다. 바람직하게는, 직조 매트에 사용되는 폴리머 테이프는 10% 미만의 수축률을 갖는다. 가장 바람직하게는 폴리머 테이프는 5% 미만의 수축률을 갖는다.
선택적으로, 난연제가 폴리머 얀 또는 테이프에 첨가되어 직조 페이서의 내화성을 향상시킬 수 있다.
다른 양태에서, 본 발명은 그 기계 방향 및 그 횡방향의 모두에서 충분히 바람직한 강도를 갖는 압연 직조 페이서 재료를 포함한다. 이 압연 직조 재료는 이어서 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체 단열 보드에 대한 상부 및/또는 하부 페이서로서 사용될 수 있다. 바람직하게는, 이 압연 직조 페이서 재료는 매우 얇고 낮은 중량을 갖는다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 직조 폴리프로필렌 페이서는 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 80 lbf/3 inch 초과의 인장 강도를 갖고, 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 15 lbf 초과의 설상부 인열 강도를 또한 갖는다.
본 발명의 직조 페이서 재료의 장점은, 기존의 GRF 및 CGF 페이서와 비교할 때 부가의 표면 강도, 하중 확산 및 내구성을 제공한다는 사실을 포함한다. 이러한 부가의 표면 강도 및 하중 확산은 지붕 설치 중에 단열 보드 상의 보행 및 무릎 꿇음을 허용한다. 이는 CGF의 것에 비해 우수한 우박 저항과 등가의 곰팡이/습기에 대한 저항을 제공한다. 특히, 본 발명의 페이서를 포함하는 본 발명의 지붕 시스템은 FM 4470(Class 1 - VSH)에 설명된 바와 같이 Factory Mutual에 의해 발표된 "극심한 우박" 시험 등급을 충족하는 것으로 나타났다.
본 발명의 직조 페이서는 바람직하게는 가볍지만 강한 고하중형 재료이다. 본 발명의 직조 페이서 재료의 장점은, 더 높은 체결구 풀스루력을 갖고, 따라서 단열 보드가 지붕에 고정된 후에 우수한 윈드 업리프트 저항을 제공한다는 것이다. 게다가, 본 발명의 직조 페이서 시스템은 또한 매우 내구성이 있고, 발포체 지붕 단열 보드의 유효 수명을 연장시킨다. 선택적인 실시예에서, 직조 페이서는 폴리에틸렌, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 알파-올레핀 공중합체, 나일론, 폴리에스테르, 폴리아미드 등과 같은 폴리머로부터 제조된다. 그러나, 면, 셀룰로오스, 레이온, 실크, 삼, 사이잘삼 등과 같은 천연 및 합성 얀 또는 테이프의 모두를 포함하는 다른 직조 재료가 마찬가지로 사용될 수 있다는 것이 이해되어야 한다.
이와 같이, 본 발명의 직조 페이서 시스템은 전통적인 GRF 및 CGF 페이서와 비교할 때 더 높은 굴곡 계수 및 더 높은 체결구-플레이트 풀스루 저항의 장점을 또한 제공한다.
직조 폴리프로필렌 재료의 경우, 본 발명의 페이서는 선택적으로 필라멘트 또는 테이프로 인발되고 이어서 직조되어 직물 시트 또는 매트를 생성하는 플라스틱 필름으로부터 제조될 수 있다. 이들 바람직한 양태에서, 직조 매트는 일측에 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체에 대한 접착력을 촉진시킬 부직포 층 및 다른 측에 내수성, 습기 및 블리드 스루 저항을 향상시킬 폴리머 코팅을 선택적으로 포함한다. 폴리머 코팅은 선택적으로 현장 설치 중에 접합 접착제에 대한 개선된 호환성 및 접착력을 제공할 수 있다.
본 발명의 직조 페이서 재료의 다른 장점은 그 낮은 비용이다. 게다가, 본 발명의 직조 페이서 재료는 선택적으로 재활용 플라스틱으로 제조되어, 환경적 이익을 제공할 수 있다.
도 1은 상부 및 하부 직조 페이서를 갖는 발포체 단열 보드의 단면 측면 입면도이다.
도 2는 도 1과 유사하지만, 각각의 상부 및 하부 직조 페이서의 위 및 아래에 부직포 층 또는 코팅을 갖는 발포체 단열 보드의 단면 측면 입면도이다.
도 3은 도 2와 유사하지만, 직조 층과 부직포 층을 함께 고정하는 타이층을 갖는 발포체 단열 보드의 단면 측면 입면도이다.
전술된 바와 같이, 도 1에 도시되어 있는 바와 같은 일 실시예에서, 본 발명의 시스템은 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 발포체, 또는 페놀 재료 또는 발포 폴리스티렌 재료(EPS)로 선택적으로 제조될 수도 있는 발포체 단열 보드(12); 발포체 단열 보드의 상부측 상에 부착된 상부 직조 페이서(20A)로서, 상부 페이서(20A)는 선택적으로 폴리프로필렌을 포함할 수도 있는 직조 재료로 제조되는, 상부 페이서(20A); 및 발포체 단열 보드의 하부측 상에 부착된 직조 하부 페이서(20B)로서, 하부 페이서(20B)는 또한 선택적으로 직조 폴리프로필렌으로 제조되는, 하부 페이서(20B)를 포함하는 단열 보드 조립체(10)를 제공한다. 대안적인 양태에서, 천연 및 합성 섬유의 모두를 포함하여, 다른 직조 재료가 대신에 사용될 수도 있다.
다른 실시예에서, 본 발명의 시스템은 발포체 단열 보드 상에 부착될 수 있는 그 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 충분한 강도를 갖는 얇은 압연 직조 페이서 재료를 제공한다(예를 들어, 발포체가 상부 및 하부 직조 페이서 사이에 개재되어 있는 압출 프로세스 동안).
전통적으로, 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트는 2개의 페이서 사이에 개재된 발포체 코어로 이루어진 폐쇄 셀, 강성 발포체 단열 보드이다. 이는 북미에서 데크 위 상업용 지붕 공사에 가장 광범위하게 사용되는 단열 재료이다. 다수의 기존의 시스템에서, 페이서 재료는 유리 섬유이지만, 심지어 크래프트 종이(kraft paper)가 사용되어 왔다. 이들 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 단열 보드는 다양한 기계식 체결구 및 건축용 접착제로 지붕 데크에 부착되거나 지붕 멤브레인 위에 배치된 밸러스트(ballast) 석재 또는 콘크리트 포장재(pavers)로 제자리에 유지된다. 통상적으로, 지붕 멤브레인은 또한 발포 단열재를 통해 기계적으로 부착되거나, 상부 폴리우레탄 또는 폴리이소시아누레이트 페이서에 접착되거나 또는 심지어 밸러스트로 제자리에 유지될 수도 있다.
본 발명의 시스템에 따라, 본 발명자들은 다양한 페이서(GRF, CGF, 부직포 폴리에스테르 및 직조 폴리프로필렌 페이서 재료)를 실험적으로 시험했다. 이들 실험 시험의 결과는 이하의 표 1에 나타낸다.
[표 1]
상이한 페이서 재료의 통상의 물리적 특성.
Figure pct00001
게다가, 본 발명자들은 또한 "풀스루" 및 "윈드 업리프트"에 대해 동일한 페이서 재료를 실험적으로 시험했다. 이들 실험 시험의 결과는 이하의 표 2에 나타낸다.
풀스루 시험 절차는 인장 하중을 사용하여 기판/응력 플레이트 조합의 강도를 평가하도록 설계된다. 이하에 설명된 시험 방법은 공칭 14×14 in. 시험 샘플 및 시험 지그를 이용한다. 시험 방법은 대규모 바람 저항 분류 시험에 사용될 제품을 결정하기 위해, 다양한 멤브레인, 멤브레인/응력 플레이트 조합, 기판 또는 기판/응력 플레이트 조합을 서로 비교를 위해 평가하는 데 사용되도록 의도된다.
상세한 시험 절차는 이하와 같다. 14×14 기판 시험 지그는 Tinius Olsen 기계의 이동 크로스헤드에 고정된다. 시험 준비가 될 때, 샘플은 응력 플레이트가 시험 샘플의 이면에 위치된 상태에서 14×14 기판 시험 지그 내로 활주된다. 체결구의 나사 단부가 이어서 고정 조오 내에 고정된다. 제1 샘플이 시험되기 전에 데이터를 소거하기 위해 Tinius Olsen 기계를 초기화한다. 힘은 2 in./min(51 mm/min)의 크로스헤드 속도로 기판/응력 플레이트 계면의 평면에 수직인 직선으로 인가된다. 샘플이 시험되는 동안, 샘플은 합격 조건(Conditions of Acceptance)을 계속 충족하는 것을 보장하기 위해 시각적으로 검사되어야 한다. 샘플이 파단되거나 더 높은 힘이 얻어지거나 유지되는 것이 불가능할 때까지, 또는 시험 스폰서의 재량에 따라 시험을 계속한다. 합격 조건이 더 이상 충족되지 않을 때 또는 인장력이 더 이상 유지되는 것이 가능하지 않을 때까지 파단이 발생하는 것으로 고려된다. 시험의 완료시에, 샘플은 검사되어야 하고 합격 조건에 합치하지 않는 임의의 항목이 기록된다. 풀스루 시험의 결과는 파운드 단위로 명시된다. 샘플에 할당된 결과는 샘플이 파단 전에 도달하는 최대 힘이어야 한다. 합격 조건은: 1. 모든 샘플이 시험 샘플의 파단까지 이들의 시험 지그에 고정 유지되어야 하는 것; 2. 전체 샘플 결과가 세개의(3개의) 시험의 평균에 기초하여 결정되어야 하는 것이다. 3개의 값의 표준 편차를 평균으로 나눈 값이 20% 초과이면, 부가의 시험(들)이 행해져야 한다. 모든 시험의 결과는 최종 평균을 결정하는 데 사용된다.
[표 2]
상이한 페이서 재료를 갖는 폴리이소시아누레이트 보드의 성능.
Figure pct00002
직조 페이서는 체결구 풀스루/윈드 업리프트를 갖는 GRF 및 CGF와 비교할 때 매우 양호하게 수행하였지만, ASTM C209-Water Absorption에 따른 습기 저항과 관련하여 우수한 성능을 또한 나타낸다. 이는 이하의 표 3에 나타낸다.
[표 3]
상이한 페이서 재료를 갖는 폴리이소시아누레이트 보드의 습기 흡수.
Figure pct00003
이 시험의 결과로서, 직조 폴리프로필렌 페이서(20A, 20B)가 전통적인 GRF 및 CGF 페이서에 비해 상당한 이익(본 명세서에 설명된 바와 같이)을 제공한다는 것이 발견되었다.
특히, 본 발명의 직조 페이서(20A, 20B)는 (수직) 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 강도의 장점을 제공한다. 바람직한 양태에서, 횡방향의 강도는 기계 방향 강도의 적어도 70%이다.
롤 상에 공급되는 직조 페이서 재료의 경우, 본 발명의 페이서 재료는 바람직하게는 20 gsm 내지 200 gsm의 중량; 및 적어도 80 lb의 인장 강도를 갖는다. 이 작은 두께의 장점은 페이서를 압연하는 것을 더 쉽게 한다는 것이다.
다양한 선택적 양태에서, 직조 페이서(20A, 20B)는 천연 및/또는 합성 얀 및/또는 테이프로 제조될 수 있다. 합성 얀 또는 테이프는 폴리에틸렌, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 알파-올레핀 공중합체, 나일론, 폴리에스테르, 아크릴 폴리에스테르, 폴리아미드, 아라미드 등과 같은 폴리머로부터 제조될 수 있다. 얀은 면, 셀룰로오스, 양모, 레이온, 실크, 삼, 사이잘삼 등과 같은 천연 섬유로부터 제조될 수 있다.
바람직한 실시예에서, 본 발명의 단열 보드 조립체는 FM 4470(Class 1)의 극심한 우박(VSH) 등급을 충족한다. 이는 심지어 저밀도 또는 일반 밀도 단열 보드를 사용하여 달성될 수 있다. 일 실시예에서, 발포체 단열 보드는 0.5 내지 6.0 pcf의 밀도를 갖는다. 이는 극심한 우박(VSH) 등급을 달성하기 위해 석고 또는 프레스 보드를 사용하는 기존(및 고비용) 접근법에 비해 장점을 나타낸다.
게다가, 단열 보드와 페이서 사이의 접착력은 잠재적으로 종이, 유리 섬유 보강 종이 또는 코팅 유리 페이서(GRF/CGF), 포일, 필름 또는 라미네이트로 제조된 기존의 표준 밀도 단열 보드 및 페이서에 의해 달성될 수 있는 것보다 강할 수 있다.
선택적인 바람직한 실시예에서, 직조 페이서를 갖는 본 발명의 단열 보드는, 극심한 우박(VSH) 등급을 달성하는 것이 가능한 지붕 구조를 제공하기 위해 다양한 두께의 EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 모노머), TPO(열가소성 올레핀), PVC(폴리염화비닐), KEE(케톤 에틸렌 에스테르) 또는 하이파론(Hypalon)과 같은 지붕 멤브레인의 시트 아래에 또한 사용될 수도 있다. 선택적으로 EPDM, TPO, PVC, KEE 및 하이파론 지붕 멤브레인은 후면에 적층된 부직포 재료를 가질 수 있다. 부직포 플리스는 잠재적으로 단열 보드에 대한 지붕 멤브레인의 접착 성능을 개선시킬 수 있다.
다른 선택적인 바람직한 양태에서, 접합 접착제가 단열 보드 상에 지붕 멤브레인을 접착하는 데 사용된다. 선택적으로, 이러한 접합 접착제는 압출 코팅, 스프레이 코팅 또는 롤러 도포 코팅을 포함할 수 있다. 이러한 접착 촉진제의 예는 Flexible FAST™, TPO 접합 접착제, Cav-Grip III™ 및 EPDM 접합 접착제를 포함한다.
지붕 시스템 성능:
극심한 우박(VSH) 시험을 위한 Factory Mutual의 4470 절차는 미국 중서부 전역의 14개 주에서 상업용 지붕 시스템의 공사에 상당한 영향을 미쳤던 새로운 시험 표준이다. 시험은 초당 152 내지 160 피트의 속도로 지붕 시스템 시험 시편에서 2 인치 직경 얼음 공을 추진하는 것을 수반하였다. 멤브레인은 천공되어서는 안되고, 기판 보드에 접착 유지되어야 한다. 이 시험에 합격하기 위해 기판 보드는 균열될 수 없거나 또는 발포체로부터 층간박리된 페이서를 가질 수 없다.
상업용 지붕 산업에서 사용되는 2개의 광범위하게 사용되는 커버 보드(즉, 고밀도(HD) 폴리이소 및 석고 보드)는 이 VSH 시험을 견디는 것이 불가능하였다(이하의 표 4 및 5 참조). 지금까지 VSH 등급에서 제한적인 성공을 달성하는 것이 가능하였던 유일한 지붕 시스템은 OSB 커버 보드와 합판 커버 보드를 구비했다(이하의 표 6 참조). 그러나, OSB 및 합판 보드는, 이들이 고가이고, 0.5" HD 폴리이소보다 무겁고, 석고 또는 HD 폴리이소 커버 보드를 포함하는 시스템과 동일한 내화 등급을 달성할 수 없기 때문에 상당한 제한을 갖는다.
[표 4]
½" SecurShield HD 폴리이소 보드에 대한 VSH 시험 결과.
Figure pct00004
[표 5]
½" DensDeck 프라임 보드(석고)에 대한 VSH 시험 결과.
Figure pct00005
[표 6]
OSB ( StormBase ) 보드에 대한 VSH 시험 결과.
Figure pct00006
상기 기존 시스템에 대조적으로, 본 발명의 다양한 실시예(즉, 직조 폴리프로필렌 페이서 재료로 제조된 고밀도 및 일반 밀도 폴리이소 단열 보드를 포함하는 시스템)는 상당한 개선을 나타냈고, VSH 시험을 견디는 것이 가능하였다. 본 발명의 지붕 시스템은 본 발명의 직조 페이서에 의해 제공되는 고유한 물리적 특성으로 인해 내부 및 Factory Mutual 시험의 모두를 성공적으로 합격했다. 결과는 이하의 표 7 및 표 8에 요약되어 있다.
이해될 수 있는 바와 같이, 표준 밀도 또는 고밀도 단열 보드 및 직조 PP 페이서를 사용하는 본 발명의 지붕 시스템은 TPO FleeceBACK, EPDM FleeceBACK, PVC FleeceBACK, KEE FleeceBACK 및 베어백(bareback) TPO, EPDM, PVC 및 KEE HP와 쌍을 이룰 수 있다. 이들 멤브레인은 선택적으로 2-부분 폴리우레탄 접착제, TPO 접합 접착제, PVC 접착제, EPDM 접합 접착제, 수성 접착제, LVOC 접합 접착제 및 Cav-Grip III로 접합될 수도 있다. 이 유형의 지붕 시스템은 직조 PP 페이서를 갖는 단열 보드가 인치당 더 높은 R-값을 제공하고 비용이 적게 들기 때문에, OSB 및 합판 보드을 갖는 것보다 상당한 성능 장점을 갖는다.
[표 7]
직조 PP 페이서를 갖는 ½" HD 폴리이소 보드에 대한 VSH 시험 결과.
Figure pct00007
[표 8]
직조 PP 페이서를 갖는 일반 밀도 폴리이소 보드에 대한 VSH 시험 결과.
Figure pct00008
도 2에 도시되어 있는 바람직한 양태에서, 직조 페이서는 바람직하게는 방수 처리를 위한 화학적 코팅을 포함한다. 구체적으로, 시스템(10)은 전술된 바와 같이, 상부 직조 페이서(20A) 및 하부 직조 페이서(20B)를 갖는 발포체 단열 보드(12)를 포함한다. 바람직하게는, 상부 직조 페이서(20A) 및 하부 직조 페이서(20B)는 유리 섬유를 포함하지 않는다. 발포체 단열 보드는 바람직하게는 0.5 내지 6.0 pcf의 밀도를 갖고, 체결구 풀스루 값은 300 lbf 초과이다. 바람직하게는, 지붕 조립체(10)는 지붕 멤브레인, 접합 접착제 및 단열 보드로 이루어지고, 지붕 조립체는 FM 4470(Class 1)의 극심한 우박 등급을 충족한다.
바람직하게는, 각각의 직조 페이서(20A, 20B)는, 4 내지 30 EPI의 날실 밀도 또는 4 내지 30 PPI의 씨실 밀도, 평방 미터당 40 내지 200 그램의 중량, 및 2 mil 내지 50 mil의 두께를 갖는 직조 폴리프로필렌 및/또는 프로필렌 알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌 알파-올레핀 공중합체와 같은 합성 폴리머로부터 제조된 얀 또는 테이프를 포함한다. 바람직하게는, 각각의 상부 및 하부 페이서(20A, 20B)는 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 80 lbf/3 inch 초과의 인장 강도 및 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 15 lbf 초과의 인열 강도를 갖는다.
도 2에 도시되어 있는 바와 같이, 각각의 페이서(20A, 20B)는 선택적으로 상부 및 하부 페이서 중 하나 또는 모두의 일측 또는 양측에 폴리머 코팅(즉, 22A, 24A, 22B, 24B)을 가질 수도 있다. 바람직한 양태에서, 폴리머 코팅층(22A, 24A, 22B, 24B)의 일부 또는 모두는 폴리에틸렌, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 알파-올레핀 공중합체, 실리콘, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 천연 고무 및 스티렌 부타디엔 고무로 이루어진 그룹으로부터 선택된다.
대안적으로, 각각의 페이서(20A, 20B)는 선택적으로 상부 및 하부 페이서 중 하나 또는 모두의 일측 또는 양측에 적층된 부직포 재료(즉, 층(22A, 24A, 22B, 24B))를 가질 수도 있다. 부직포 재료층은 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 알파-올레핀 공중합체, 나일론, 유리, 케블라, 현무암 및 탄소 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택될 수도 있다. 이와 같이, 층(22A, 24A, 22B, 24B)은 다양한 폴리머 코팅 또는 다른 부직포 재료를 포함할 수 있다. 선택적으로, 층(24A, 24B)은 적층 유리 매트, 유리 스크림 또는 코팅된 유리 스크림을 포함할 수 있다.
마지막으로, 도 3에 도시되어 있는 바와 같이, 부직포 층(24A, 24B)은 접착제 또는 타이층(26A, 26B)을 통해 직조 층(20A, 20B)에 적층될 수 있다.
대안적인 양태에서, 본 발명의 시스템은 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 80 lbf/3 inch 초과의 인장 강도 및 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 15 lbf 초과의 인열 강도를 갖는 직조 재료로부터 형성된 압연 단열 페이서를 포함한다. 이 양태에서, 직조 재료는 이들에 한정되는 것은 아니지만, 폴리프로필렌 및/또는 프로필렌 알파-올레핀 공중합체 및/또는 에틸렌 알파-올레핀 공중합체를 포함하는 합성 폴리머로부터 제조된 얀 또는 테이프를 포함한다. 바람직하게는, 직조 재료는 방수성이다.

Claims (22)

  1. 단열 보드 조립체이며,
    발포체 단열 보드;
    발포체 단열 보드의 상부측 상에 부착되는 상부 페이서로서, 상부 페이서는 직조 재료로 제조되는, 상부 페이서; 및
    발포체 단열 보드의 하부측 상에 부착되는 하부 페이서로서, 하부 페이서는 직조 재료로 제조되는, 하부 페이서를 포함하는, 단열 보드 조립체.
  2. 제1항에 있어서, 발포체 보드는 폴리이소시아누레이트 또는 폴리우레탄 발포체 보드인, 단열 보드 조립체.
  3. 제1항에 있어서, 상부 페이서 및 하부 페이서는 유리 섬유를 포함하지 않는, 단열 보드 조립체.
  4. 제1항에 있어서, 발포체 단열 보드는 0.5 내지 6.0 pcf의 밀도를 갖는, 단열 보드 조립체.
  5. 제1항에 있어서, 체결구 풀스루 값은 300 lbf 초과인, 단열 보드 조립체.
  6. 제1항에 있어서, 지붕 조립체는 지붕 멤브레인, 접합 접착제 및 단열 보드로 이루어지고, 지붕 조립체는 FM 4470(Class 1)의 극심한 우박 등급을 충족하는, 단열 보드 조립체.
  7. 제1항에 있어서, 직조 재료는 합성 폴리머로부터 제조된 얀 또는 테이프를 포함하는, 조립체.
  8. 제1항에 있어서, 직조 재료는 직조 폴리프로필렌 및/또는 프로필렌 알파-올레핀 공중합체 또는 에틸렌 알파-올레핀 공중합체를 포함하는, 조립체.
  9. 제1항에 있어서, 직조 재료는 4 내지 30 EPI의 날실 밀도 또는 4 내지 30 PPI의 씨실 밀도를 갖는, 조립체.
  10. 제1항에 있어서, 직조 재료는 평방 미터당 40 내지 200 그램의 중량을 갖는, 조립체.
  11. 제1항에 있어서, 직조 재료는 2 mil 내지 50 mil의 두께를 갖는, 조립체.
  12. 제1항에 있어서, 상부 및 하부 페이서 중 하나 또는 모두의 일측 또는 양측에 폴리머 코팅을 더 포함하는, 조립체.
  13. 제12항에 있어서, 폴리머 코팅은 폴리에틸렌, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 알파-올레핀 공중합체, 실리콘, 아크릴레이트, 폴리우레탄, 천연 고무 및 스티렌 부타디엔 고무로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 조립체.
  14. 제1항에 있어서, 상부 및 하부 페이서 중 하나 또는 모두의 일측 또는 양측에 적층된 부직포 재료를 더 포함하는, 조립체.
  15. 제14항에 있어서, 부직포 재료는 접착제 또는 타이층을 통해 직조 매트에 적층되는, 조립체.
  16. 제14항에 있어서, 부직포 재료는 폴리에스테르, 폴리에틸렌, 에틸렌 및 알파-올레핀 공중합체, 폴리프로필렌, 프로필렌 및 알파-올레핀 공중합체, 나일론, 유리, 케블라, 현무암 및 탄소 섬유로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 조립체.
  17. 제1항에 있어서, 상부 및 하부 페이서 중 하나 또는 모두의 일측 또는 양측에 적층된 유리 매트, 유리 스크림 또는 코팅된 유리 스크림을 더 포함하는, 조립체.
  18. 제1항에 있어서, 각각의 상부 및 하부 페이서는 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 80 lbf/3 inch 초과의 인장 강도 및 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 15 lbf 초과의 인열 강도를 갖는, 조립체.
  19. 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 80 lbf/3 inch 초과의 인장 강도 및 기계 방향 및 횡방향의 모두에서 15 lbf 초과의 인열 강도를 갖는 직조 재료로부터 형성되는, 압연 단열 페이서.
  20. 제19항에 있어서, 직조 재료는 합성 폴리머로부터 제조된 얀 또는 테이프를 포함하는, 압연 단열 페이서.
  21. 제19항에 있어서, 직조 재료는 직조 폴리프로필렌 및/또는 프로필렌 알파-올레핀 공중합체 및/또는 에틸렌 알파-올레핀 공중합체를 포함하는, 압연 단열 페이서.
  22. 제19항에 있어서, 직조 재료는 방수성인, 압연 단열 페이서.
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