KR20180097737A - 울, 특히 미네랄 울 기재 절연 제품의 제조 방법 - Google Patents
울, 특히 미네랄 울 기재 절연 제품의 제조 방법 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은, 챔버 및 난류 기체 유동을 생성할 수 있는 적어도 하나의 수단을 포함하는 장치 내부에서의 에어레이션(aeration) 단계를 포함하는 울(wool) 기재 절연 제품의 제조 방법으로서, 에어레이션 단계 동안 챔버에 운반 기체의 스트림을 유입시키고, 결절(nodule) 또는 박편(flake) 형태의 울을 상기 운반 기체의 난류에 의해 한 방향에서는 A 방향으로 및 반대 방향에서는 A 방향에 반대인 B 방향으로 운반(entrain)시켜, 챔버 안에 존재하는 A 방향에 수직인 적어도 하나의 평면 내에서 A 방향으로 운반되는 울이 B 방향으로 운반되는 울과 교차하도록 하는 절연 제품의 제조 방법에 관한 것이다.
Description
본 발명은 울(wool), 바람직하게는 미네랄 울(mineral wool)을 포함하는 절연 제품의 제조 방법, 절연 제품의 제조를 가능하게 하는 장치, 절연 제품 및 단열 방법에 관한 것이다.
미네랄 울은 다공성 및 탄성 구조를 제공하는 얽힌 광물 섬유를 포함하기 때문에 매우 우수한 열 및 음향 절연재이다. 이러한 구조는 공기가 포집되고 소음이 흡수되거나 감쇄되도록 한다. 또한, 미네랄 울은 본질적으로 광물 소재, 특히 천연 소재 또는 재활용 제품(재생 유리)으로부터 제조되므로 환경 균형 관점에서 매력적이다. 마지막으로, 미네랄 울은 속성상 불연성인 소재를 기재로 하기 때문에 불의 연료가 되거나 화염을 확산시키지 않는다. 바람직하게는, 미네랄 울은 글래스 울(glass wool) 및 락 울(rock wool)로부터 선택된다.
이들은 한편으로는 섬유를 서로 이산 점 접착으로 결합시키는 결합제(가호제(size)로도 지칭됨)에 의해 응집되는 섬유의 시트 또는 매트 형태를 갖는 패널 또는 롤 유형의 절연 제품과, 다른 한편으로는 결합제가 섬유 다발의 응집을 보장하지 않는 센티미터 규모의 입자를 형성하는 얽힌 섬유의 작은 다발 형태를 가지는 루스-필(loose-fill) 유형의 제품으로 구분된다.
루스-필 미네랄 울의 제조는 적어도 다음 단계를 포함한다:
- 용해로(melting furnace)에서 유리와 같은 원료를 용융시키는 단계,
- 섬유화 단계,
- 미네랄 울의 매트를 형성하는 단계,
- 그라인딩을 이용하여 결절화(nodulation)하는 단계.
루스-필 미네랄 울의 제조는 다음 단계를 더 포함할 수 있다:
- 결절화 이전, 동시 또는 이후에, 대전 방지제 및/또는 응집 첨가제와 같은 활성제를 코팅하는 단계, 및/또는
- 포장 단계.
결절화 단계의 종료 시, 미네랄 울은 결절(nodule) 또는 박편(flake) 형태이다. 미네랄 울은 이후 예를 들어 루스-필 절연 제품으로서 또는 루스-필 절연재로서, 이를 펼치거나, 블로잉(blowing)하거나, 또는 이것으로 공동을 채움으로써 사용될 수 있다. 루스-필 절연재는, 건축 분야에서, 과립부터 박편형까지 다양한 질감을 갖는 소립자 형태로 제공되는 다양한 재료에 대응된다.
미네랄 울은 유리하게는 결절 또는 박편 형태로, 개조하기 부적합하고 접근이 어려워 방치되어 있는 지붕 공간의 바닥과 같이 접근불가의 공간을 위한 루스-필 절연재의 주요 성분으로서 사용된다.
루스-필 절연 제품은 일반적으로 블로잉 머신(blowing machine)을 사용하여 절연 제품을 표면 위에 분사시키거나 배출 파이프로부터 공동 안에 주입할 수 있는 블로잉 머신을 사용한 기계적 블로잉에 의해 적용된다.
따라서 루스-필 절연 제품은 절연하고자 하는 공간, 예들 들어 지붕 공간 안에 직접 분사하거나 벽 공동 안에 주입함으로써 주로 설치된다.
루스-필 절연 제품은 또한 블로잉된 절연재로 지칭된다.
일단 블로잉된 절연 제품은 열교현상을 방지하여 열 성능을 향상시키기 위해 가능한 균질일 필요가 있다. 그러나 절연 제품이 블로잉될 경우, 배출 파이프의 직경에 상관없이, 결절 또는 박편 형태의 미네랄 울은 완전히 균질은 아니다. 생성된 절연 제품의 열전도율은 최적화되지 않는다.
루스-필 절연 제품이 공압(pneumatic) 이동되는 동안에 균질성을 향상시키기 위한 많은 해결 방안이 고려되었다.
특허 출원 EP1165998 및 US 2006/0266429는 루스-필 절연재가 설치될 때 팽창되는 것을 허용하는 기계적 수단을 갖는 가요성 파이프를 개시한다. 이들 기계적 수단은 파이프의 내부 표면 위로 연장되는 돌출부이다.
출원 JP 2006/328609는 사일로에 저장하기 전에 락 울을 팽창시키기 위한 복잡한 방법으로서, 다수의 직렬로 배열된 바늘과 릴리프 대역이 제공되어 이들과 충돌하는 응집체가 기계적 개방을 겪도록 하는 덕트의 내부로 레이놀즈 수(Reynolds number)가 200,000 초과인 난류 유동에 의해 섬유 응집체를 운반하는 단계를 포함하는 방법을 개시한다.
종종 과도하게 복잡한 상기 해결 방안은 완전히 만족스럽지는 않다.
본 출원인은 향상된 열 성능을 갖는 울, 바람직하게는 미네랄 울을 포함하는 절연 제품을 얻을 수 있게 하는 새로운 제조 방법을 개발하였다.
울-기재 절연 제품을 제조하기 위한 본 발명의 방법은 챔버 및 난류 기체 유동을 생성할 수 있는 적어도 하나의 수단을 포함하는 장치 내부에서의 에어레이션(aeration) 단계를 포함한다. 상기 에어레이션 단계 동안, 챔버에 운반 기체의 스트림을 유입시키고, 결절 또는 박편 형태의 울을 상기 운반 기체의 난류에 의해 한 방향에서는 A 방향으로, 반대 방향에서는 A 방향에 반대인 B 방향으로 운반(entrain)시켜, 챔버 안에 존재하는 A 방향에 수직인 적어도 하나의 평면 내에서 A 방향으로 운반되는 울이 B 방향으로 운반되는 울과 교차하도록 한다.
A 방향 유동 중의 미네랄 울의 평균 속도 프로파일은 A 방향에 평행한 속도 성분이 음의 값이어서 B 방향으로의 유동이 생성되도록 할 수 있는 적어도 하나의 재순환 지점 또는 대역을 포함한다. 바람직하게는, 여러 개의 재순환 지점이 있어서 하나 이상의 재순환 루프 또는 버블(bubble)이 유동 중에 형성된다.
본 발명의 방법은 비정상 상태의 난류를 사용함을 알 것이다. 본원에서 주어지는 유동의 속도 프로파일에 대한 설명은 변동(fluctuation)의 지속 시간보다 긴 지속 시간에 걸쳐 평균을 낸 시간-평균 속도에 관한 것이다.
울은 바람직하게는 미네랄 울이고, 특히 글래스 울 또는 락 울로부터 선택된다.
글래스 울은 일반적으로 유리화 가능한 원료들의 혼합물로부터 유도된 용융된 광물 소재로부터 얻어지고 일반적으로 원심 방사인 방법에 의해 섬유로 전환된 제품으로 정의된다. 유리를 상대적으로 점성이 높은 액체로 용융하는 것은 상대적으로 길고 가는 섬유를 형성한다.
락 울은 일반적으로 천연 암석으로부터 추출된 용융 광물 소재로부터 얻어지고 일련의 회전 휠을 포함하는 방법에 의해 섬유로 전환된 제품으로 정의된다. 천연 암석을 유동성이 높은 액체 형태로 용융시키는 것은 상대적으로 짧고 두꺼운 섬유를 형성한다.
에어레이션 단계는 결절 또는 박편 형태의 울, 바람직하게는 미네랄 울의 밀도를 현저하게 감소시키지만, 무엇보다 그의 구조를 균질화한다. 놀랍게도, 본 발명의 에어레이션 단계로 처리한 울의 팽창 및/또는 균질화는 공지된 균질화 방법에 의해 얻을 수 있는 것보다 훨씬 우수하다. 생성된 절연 제품은 에어레이션 단계 후에 보다 균질인 구조를 유지하면서 압축될 수 있다.
열 성능의 향상은 특히, 본 발명의 방법에 따라 에어레이션되지 않은 미네랄 울에 비하여, 동일한 밀도에 대한 열전도율의 감소 또는 동일한 열전도율에 대한 밀도의 감소로 나타난다. 생성된 절연 제품은 또한 동일한 밀도에서 훨씬 더 높은 기류 저항을 가진다.
본 발명의 방법은 결절 또는 박편을 팽창시켜서 이들의 개별 치수를 측정하는 것이 실질적으로 불가능하게 되도록 한다. 이것은 절연 제품의 간단한 육안 검사로 입증할 수 있다.
도 1은 각각 다음을 나타내는 사진을 포함한다:
- 도 1.A: 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거치지 않은 결절 또는 박편 형태의 글래스 울, 및
- 도 1.B: 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거친 솜털 형태의 글래스 울.
도 2는 각각 다음을 나타내는 사진을 포함한다.
- 도 2.A: 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거치지 않은 결절 또는 박편 형태의 락 울, 및
- 도 2.B: 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거친 결절 또는 박편 형태의 "팽창된" 락 울.
본 발명의 방법에 의해 얻어지는 보다 우수한 균질성은 절연 제품의 간단한 육안 검사를 통해 분명하게 알 수 있다. 따라서, 본 발명에 따라 얻어진 루스-필 미네랄 울은 솜털로서 평가될 수 있는 새로운 형태를 갖는데, 이것은 동물 솜털 커버 재료와 매우 비슷하기 때문이다. 따라서, 본원에서 "솜털"이 의미하는 것은 미네랄 울을 구성하는 섬유가 거의 개별화되고, 박편의 다발진 구조가 실질적으로 파괴된 루스-필 미네랄 울이다.
본 발명의 방법은 특히 미네랄 울에 적합하지만, "울"로 평가될 수 있는, 즉 서로에 대해 임의의 방식으로 그리고 결절 또는 박편의 형태로 배치된 섬유들로 구성된 임의의 재료에 적용될 수 있다.
울은 광물 또는 유기물일 수 있다. 미네랄 울은 광물 섬유를 포함한다. 유기 울은 유기 섬유를 포함하고 면모(cotton wool), 셀룰로오스 워딩 울(cellulose wadding wool), 목모(wood wool), 대마모(hemp wool), 아마 울(flax wool) 및 재활용 텍스타일 울(recycled textile wool)로부터 선택될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명의 방법을 실시할 수 있는 장치에 관한 것이다. 장치는 울을 포함하는 절연 제품의 제조를 가능하게 한다. 장치는 (에어레이션 단계가 수행되는) 챔버, 결절 또는 박편 형태의 울을 챔버 안으로 도입하는 수단, 챔버 안에 난류 기체 유동을 도입하고, 챔버 내에서 한 방향에서는 A 방향으로 및 방향 방향에서는 A 방향에 반대인 B 방향으로 울을 운반시켜, 챔버 안에 존재하는 A 방향에 수직인 적어도 하나의 평면에서 A 방향으로 운반되는 울이 B 방향으로 운반되는 울과 교차하도록 하는 적어도 하나의 수단을 포함한다.
본 발명은 본 발명의 방법에 의해 얻을 수 있는 울, 바람직하게는 미네랄 울을 포함하는 절연 제품에 관한 것이다.
마지막으로, 본 발명은 본 발명에 따른 장치를 사용하여 절연하고자 하는 공간 또는 표면 상에 절연 제품을 직접 분사 또는 블로잉함으로써 또는 공동, 특히 벽 또는 격벽 공동에 절연 제품을 주입함으로써 단열하는 방법에 관한 것이다.
본 명세서의 나머지 부분에 기재된 바람직한 특징은 본 발명에 따른 제조 방법에 적용할 수 있는 것과 똑같이 적절할 경우 절연 장치, 제품 또는 방법에도 적용할 수 있다.
난류는 시간 및 공간에 따라 무작위로 변동하는 일정 범위의 속도를 나타낸다. 이들 변동은 변동의 지속 시간보다 긴 지속 시간에 걸친 평균에 대응하는 "평균" 유동에 대한 것이다. 본 발명에 따르면, "난류"가 의미하는 것은 2,000 초과의 레이놀즈 수를 특징으로 하는 유동이다.
난류는 평균 속도로 정의될 수 있다. 울을 A 방향으로 운반하는 난류의 평균 속도는 유량을 챔버의 단면적으로 나눈 값에 해당한다.
챔버는 울, 바람직하게는 미네랄 울을 운반 기체로 반대 방향에서 A 방향에 반대인 B 방향으로 운반할 수 있는 난류 설정 조건이 재순환 지점으로 평가되는 지점의 이후부터 지속적으로 성립되는 방식으로 구성된다. 이 재순환 지점은, A 방향 유동의 평균 속도 프로파일을 표시할 경우, A 방향에 평행한 속도의 성분이 음의 값이 되는 지점으로서, (이 지점으로부터) B 방향으로의 유동이 생성될 수 있게 하는 지점에 해당한다. 도 1에서, A 및 B는 동일한 방향 및 반대 방향의 두 개의 속도 벡터를 나타낸다. 관례상, 벡터 A에 따른 속도를 양의 값으로 하고 벡터 B에 따른 속도를 음의 값으로 한다.
재순환 지점은 난류의 수준을 높이고 재순환 이동을 생성하는 불안정성을 만든다. 재순환은 울, 바람직하게는 미네랄 울의 양 "q"가 B 방향의 유동을 따르는, 즉 A 방향에 역류하고 루프화된(looped) 경로를 따르는 대역에서 발생한다.
재순환 지점의 존재는 (시간에 따른) 평균 속도의 폐쇄 유선에 대응하는 재순환 버블의 존재로 입증될 수 있다. 이것은 모든 재료가 항상 동일한 평균 방향으로 진행하는 종래의 공기 수송 수단에서는 관찰되지 않는다.
재순환 지점을 포함하는 A 방향의 유동은 울이 A 방향으로 이동하는 전단 대역 및 울이 B 방향으로 이동하는 재순환 대역을 포함한다.
A 방향에 수직인 챔버의 평면 내에서의 평균 속도 프로파일을 나타낼 경우, 전단 대역은 A 방향에 수직인 속도의 진폭의 변화에 해당한다. 따라서, 울의 박편이 이러한 속도-변화 대역에 위치할 경우, 그의 구성 재료는 국지적으로 상이한 운반 속도들의 영향을 받으며, 이에 의해 전단 효과가 발생할 것이다.
진폭의 변화가 재순환 대역에서 발생하는 것처럼 속도 벡터의 방향 변화를 수반할 경우 전단 효과는 더욱 증폭된다. 전단은 재순환 지점에서 최대이고, 이것은 이 지점에서 제로 속도의 방향 전환으로서 나타난다. 따라서, 재순환 지점을 지나서는, 울, 바람직하게는 미네랄 울은 재순환 대역에 있게 된다. A 방향 유동에서의 울의 속도 프로파일을 나타낼 경우, 재순환 대역은 A 방향에 평행한 속도 성분이 음의 값인 대역으로서, 이는 반대 방향에서 B 방향 유동의 특징, 즉 A 방향에 반대인 B 방향으로의 미네랄 울의 운반을 나타낸다.
전단 대역에서 울, 바람직하게는 미네랄 울은 섬유의 "에어레이션"에 기여하는 높은 기계적 응력을 받는다. 재순환 대역의 통과는 미네랄 울이 높은 수준의 전단력을 받는 시간을 상당히 연장할 수 있다.
A 방향의 난류는 제1 공기 제트를 이용하여 울을 운반시킴으로써 용이하게 얻을 수 있다. 박편 또는 결절 형태의 울을 함유할 수도 있는 이러한 제1 공기 제트는 유입 오리피스로부터 챔버에 유입된다. 이러한 유입 오리피스는 주입 노즐, 바람직하게는 원통형 노즐, 또는 유입 파이프의 단부일 수 있다.
A 방향의 난류는 3,000 초과, 바람직하게는 10,000 초과, 보다 바람직하게는 100,000 초과의 레이놀즈 수를 특징으로 하는 것이 바람직하다. 재순환 유동 프로파일 때문에, 난류 특성이 매우 현저해야 할 필요는 없다. 이러한 점에서, 레이놀즈 수를 150,000 미만으로 유지하는 것이 바람직할 수 있다.
제1 공기 제트는 유입 오리피스로부터 챔버에 유입된다. 유입 오리피스의 레벨에서 제1 공기 제트로부터의 유동은 3,000 초과, 바람직하게는 10,000 초과, 보다 바람직하게는 100,000 초과의 레이놀즈 수를 특징으로 한다. 3,000 초과의 레이놀즈 수를 특징으로 하는 제1 공기 제트는 울, 바람직하게는 미네랄 울을 운반할 수 있는 유동의 난류 특성을 보장한다.
본 발명의 방법은, 공지된 시스템과 달리, 주로 공압 컨베이어의 장애물 형태의 기계적 수단 대신에 에어레이션 수단으로서 기체(잠재적으로는 압축 기체)가 사용되는 공압 또는 에어로릭(aeraulic) 시스템을 사용한다. 수증기를 제외한 모든 기체가 적합할 수 있다. 바람직하게는, 기체는 공기이다. 제1 공기 제트는 압축 공기 소스에 의해 생성될 수 있다.
본 발명의 방법은 기계적 수단의 마모 문제를 해결할 수 있다. 하지만 특히 이들 기계적 수단을 사용하는 공지된 방법은 절연 제품이 기계적 수단과의 접촉에 의해 본질적으로 팽창되도록 한다.
본 발명에 따라, 공기 제트는 공기 제트를 받는 임의의 절연 제품의 팽창 또는 확장을 허용한다. 그 결과, 보다 많은 양의 절연 제품이 동시에 팽창될 수 있다. 본 발명에 따른 난류의 사용은 만족스러운 팽창 속도를 얻는 데 기여한다. 팽창 속도는 본 발명의 방법을 사용하여 얻을 수 있는 절연 제품의 질량 유속에 대응한다.
A 방향에 반대인 B 방향 운반 기체에 의한 운반을 가능하게 하는 재순환 지점을 생성하는 여러 가지의 선택 가능한 방법들이 있다.
제1 실시예에 따라, A 방향에 반대인 B 방향 운반 기체에 대한 운반은 하기의 적절한 특징을 선택함으로써 얻어진다:
- 제1 공기 제트의 경우, 예를 들어 유입 오리피스의 단면적 치수 및 주입되는 공기의 속도, 및
- 챔버의 경우, 예를 들어 상기 챔버의 형상 및 치수.
제1 공기 제트는 챔버 안쪽으로 개방되는 노즐, 바람직하게는 원통형인 노즐이 배출부에 장착된 공기 주입 시스템에 의해 생성될 수 있다. 챔버 안에 존재하는 결절 또는 박편은 제1 공기 제트를 이용하여 운반되고 A 방향의 난류를 형성한다.
이 실시예에 따라, 주입 노즐의 단면적에 대응하는 유입 오리피스의 단면적은 제1 공기 제트가 챔버의 "주변 공기"에서의 난류가 없는 제트와 유사하도록 챔버의 단면적과 비교하여 충분히 작아야 한다. 상기 제트는 그를 교란하는 벽이 없다고 추정되므로 "난류가 없는"이라고 한다.
제트의 "에지"에는, 고도의 전단(유체 층 간의 마찰로 인한 높은 접선 응력)이 있다. 이 고도의 전단은 (원통형 파이프 내부의 경우처럼) 벽의 근처가 아니라 움직이지 않는 기체의 근처에 존재하기 때문에, 후자는 매우 용이하게 움직일 수 있다. 주변 공기는 운반되어 이동하며, 제트의 "에지" 즉 제트와 주변 공기 사이의 경계에서 와류가 생성된다. 이러한 와류는 결절 또는 박편 형태의 울, 바람직하게는 미네랄 울을 내부에 담아 A 방향에 반대인 B 방향으로 운반한다.
전단이 가장 강한 제트의 에지에서, A 방향의 난류는 A 방향에 평행한 속도 성분이 음의 값이어서 B 방향으로의 유동이 생성될 수 있게 하는 여러 개의 재순환 지점을 포함한다.
이 실시예에 따라, A 방향에 반대인 B 방향 운반 기체에 의한 운반은 유입 오리피스 단면과 A 방향에 수직인 챔버의 평면에서의 챔버 단면의 치수 간의 적절한 비율을 선택함으로써 얻어진다.
챔버는 바람직하게는 모두 A 방향에 수직인 단면(Se) 및 길이(L)를 포함하고,
- A 방향에 수직인 단면(Se)의 치수는 챔버의 평면에서 재순환 지점을 생성하기에 충분하며,
- A 방향에 수직인 길이(L)는 재순환 이동을 배가시키기에 충분히 짧다.
이 실시예에 따라, 챔버 안에 에어레이션 단계는 10초, 바람직하게는 30초, 보다 바람직하게는 60초 초과의 기간 동안 수행된다.
또 다른 실시예에 따라, A 방향에 반대인 B 방향 운반 기체에 의한 운반은 공기가 주입되는 방향이 적어도 부분적으로 A 방향과 반대이거나 수직인 적어도 하나의 추가적인 공기 제트를 사용함으로써 얻어진다.
추가적인 공기 제트 또는 제트들은 유입 오리피스, 바람직하게는 주입 노즐로부터 챔버에 유입된다. 이들 유입 오리피스의 레벨에서 추가적인 공기 제트로부터의 유동은 3,000 초과, 바람직하게는 10,000 초과, 보다 바람직하게는 100,000 초과인 레이놀즈 수를 특징으로 한다.
추가적인 공기 제트의 사용을 통해 재순환 지점을 생성하기 위해서는, 이상적으로는 추가적인 공기 제트를 떠나는 공기의 속도가 울, 바람직하게는 미네랄 울을 운반하는 유동의 평균 속도보다 높아야 한다. 이러한 제트는 추가적인 공기 제트와 제1 제트 간의 속도 비율이 임계치를 초과할 때 재순환 영역을 생성한다.
이 실시예에 따라, 상기 방법은 다음의 기준 중 하나 이상을 충족한다.
- 추가적인 공기 제트의 레이놀즈 수는, 선호도가 증가하는 순서대로, 3,000 초과, 5,000 초과, 10,000 초과, 10,000 초과이고/거나,
- 추가적인 공기 제트의 레이놀즈 수는 울을 A 방향으로 운반하는 제1 공기 제트의 레이놀즈 수보다 높고/거나,
- 추가적인 공기 제트의 속도는 울을 A 방향으로 운반하는 난류의 평균 속도보다 높고/거나,
- 추가적인 공기 제트의 속도와 A 방향으로 울을 운반하는 난류의 평균 속도 간의 비율이 1 초과, 바람직하게는 2 초과, 보다 바람직하게는 4 초과이다.
울, 바람직하게는 미네랄 울을 A 방향으로 운반하는 난류의 평균 속도는 0.5 내지 50 m/s이다. 선호도가 증가하는 순서대로, A 방향으로 울, 바람직하게는 미네랄 울을 운반하는 난류의 평균 속도는 5 내지 40 m/s 또는 15 내지 35 m/s, 또는 20 내지 30 m/s, 또는 25 내지 30 m/s이다.
절연 제품은 결절 또는 박편의 외관을 변형시킬 만큼 충분히 오랫동안 균질화한다.
챔버는 덕트 또는 파이프의 일부일 수 있다. 이 경우, 미네랄 울을 운반하는 난류의 평균 속도는 적어도 10 m/s, 특히 적어도 20 m/s 또는 약 25 m/s이다. 챔버를 형성하는 파이프의 일부는 가능하게는 고체 벽에 형성된 유입 오리피스를 포함할 수 있는 유입 단면, 및 고체 벽에 형성된 배출 오리피스를 잠재적으로 포함할 수 있는 배출 단면에 의해 한정될 수 있다. 따라서 에어레이션 대역은 파이프의 주 방향에 수직인 벽을 갖춘 파이프에 통합된 챔버의 형태를 채택할 수 있다. 에어레이션 챔버는 관형 파이프의 간단한 단편으로 구성될 수 있으며, 그의 치수(단면, 길이)가 재순환 대역의 형성을 결정한다.
파이프가 블로잉 파이프인 경우, 그 길이는 30 내지 50 m 정도일 수 있고, 에어레이션 챔버는 상기 30 내지 50 m의 전체 또는 일부에 걸쳐 연장될 수 있다. 챔버의 길이(L)가 30 내지 50 m이면, 이는 미네랄 울의 양 "q"가 챔버 내에서 평균 약 1 내지 5초를 체류하는 것을 의미한다. 챔버가 덕트 또는 파이프의 일부일 경우, 챔버에서의 에어레이션 단계는 수 초, 예를 들어 1초 초과, 바람직하게는 3초 초과, 예를 들어 5초의 기간 동안 수행될 수 있다.
챔버가 전용 장치의 일부를 형성할 경우, 이것은 유입 잠금 장치, 에어레이션이 수행되는 한정된 공간, 및 기설정된 체류 시간을 고려하는 제어 프로그램에 따라 제어될 수 있는 개폐 수단이 제공되는 배출 잠금 장치를 갖는 챔버 또는 사일로의 형태를 취할 수 있다. 예를 들어, 약 1 m의 길이를 갖는 전용 챔버의 경우에, 미네랄 울의 양 "q"가 거기에서 체류하는 시간은 약 200 밀리초이다. 챔버 내부에서의 에어레이션 단계는 200 밀리초, 바람직하게는 0.5초, 보다 바람직하게는 1초 초과의 기간 동안 수행된다.
에어레이션 단계는 적절한 장치를 사용하여 언제든지 수행될 수 있다.
에어레이션 단계는 울, 바람직하게는 미네랄 울을 결절 또는 박편 형태로 제조하는 동안에 수행될 수 있다. 이 경우, 절연 제품의 제조 방법은 적어도 다음의 단계를 포함한다:
- 용해로에서 유리와 같은 원료를 용융시키는 단계,
- 섬유화 단계,
- 울, 바람직하게는 미네랄 울의 매트를 형성하는 단계,
- 그라인딩을 이용하여 결절화하는 단계,
- 가능하게는 대전 방지제 및/또는 응집 첨가제와 같은 활성제로 코팅하는 단계,
- 가능하게는 포장 단계.
에어레이션 단계는 그라인딩에 의한 결절화 단계 후 및 포장 단계 전에 수행될 수 있다. 대안적인 형태에 따라, 에어레이션 단계는 포장 단계 이후에 수행될 수 있다.
에어레이션 단계가 그라인딩에 의한 결절화 단계 후 포장 단계 전에 수행되는 경우, 제조 동안 글래스 울을 운반하기 위해 사용되는 공압 컨베이어에는 포장 단계 전에 울을 에어레이션하기 위한 장치가 설치될 수 있다.
에어레이션 단계는 블로잉 단계 전 또는 동안 수행될 수도 있다.
기존의 미네랄 울 블로잉 머신은 잠재적으로는 배출 파이프의 내경보다 작은 내경을 가질 수 있는 슬리브가 단부에 장착된 배출 파이프를 포함한다. 배출 파이프 및 슬리브로 구성된 어셈블리의 기하학적 구조는 수렴 대역을 나타내는 챔버에 대응한다. 챔버 내에 수렴 대역이 존재하는 것만으로는 재순환 지점을 생성하기 쉽지 않다.
기존의 미네랄 울 블로잉 머신에서의 유동을 충족하는 레이놀즈 수는 약 200,000이다. 레이놀즈 수는 다음을 기준으로 한다:
- 파이프의 직경, 약 0.1 m,
- 분사 속도, 약 20 m/s,
- 동점도, 약 15·10-6 m2/s.
기존의 기기로는 공기와 미네랄 울의 재순환을 허용하는 재순환 지점을 가지는 난류를 얻을 수 없다.
본 발명은 또한 미네랄 울을 포함하는 절연 제품을 제조할 수 있는 장치에 관한 것이다. 장치는 유리하게는 절연 제품을 블로잉하는 수단을 포함한다. 이 경우, 장치는 블로잉 머신이다. 절연 제품을 블로잉하는 수단은 펌프 및 파이프를 포함한다.
마지막으로, 본 발명은 또한 단열 방법에 관한 것이다. 절연되는 공간은 바람직하게는 개조하기 부적합한 지붕 공간의 바닥, 달반자(suspended ceiling)의 아래 또는 위 공간, 또는 격벽 또는 중공 벽의 공동이다.
장치가 절연 제품을 블로잉하는 수단을 더 포함할 경우, 상기 방법은 블로잉 단계를 포함한다. 이때 블로잉 단계는 블로잉 머신을 사용하여 수행된다. 미네랄 울은 펌프 또는 터빈을 이용하여 배출 파이프를 통해 배출된다.
에어레이션 단계는 블로잉 머신을 조정함으로써 블로잉 단계 동안 수행될 수 있다. 이 경우, 난류는 공기 제트를 사용하여 미네랄 울을 운반시킴으로써 용이하게 얻을 수 있다. 이 공기 제트는 잠재적으로는 블로잉 머신의 펌프를 사용하는 압축 공기 공급원에 의해 생성될 수 있다.
본 발명의 따른 절연 제품은 본질적으로는 팽창된 울, 바람직하게는 미네랄 울은 기재로 한다. 본 명세서에서
- 에어레이션되지 않은 결절 또는 박편 형태의 울은 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거치지 않은 울에게 주어지는 명칭이고,
- 솜털 형태인 울 또는 팽창되거나 에어레이션된 결절 또는 박편 형태의 울은 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거친 울에게 주어지는 명칭이다.
미네랄 울은 글래스 울 및 락 울로부터 선택된다.
미네랄 울의 결절 또는 박편은 텍스타일 유리 섬유와 같은 개별화된 섬유보다는 다발 형태의 섬유이다. 이러한 미네랄 울의 결절 또는 박편은 0.05 내지 5 cm, 특히 0.1 내지 1 cm의 길이를 갖는다. 이러한 박편 또는 결절은 작은 다발, 작은 로빙(roving) 또는 "필링(pilling)" 형태로 얽힌 섬유로 형성된다. 본 명세서에서 박편 또는 결절의 길이가 의미하는 것은 이들 다발의 가장 긴 치수의 길이이다.
이상적으로는, 미네랄 울은 결절 및 박편이 더 이상 용이하게 구별될 수 없을 정도로 충분히 팽창된다.
절연 제품이 글래스 울을 포함할 경우, 박편 또는 결절은 더 이상 용이하게 구별될 수 없다. 절연 제품은 솜털의 형태, 즉 섬유가 (결합되기보다는) 느슨하고 푹신한 구조로 단순하게 얽힌 섬유 웹과 유사한 형태로 함께 놓이거나 그룹화된 상태를 유지하는 불연속 섬유들의 층 형태인 제품의 형태를 취한다. 솜털 또는 웹의 일부는 체적 구조에 영향을 주지 않으면서 뽑힐 수 있다.
글래스 울은 유리 섬유를 포함한다. 유리의 섬유화에 의해 제조된 글래스 울의 결절 또는 박편은 예를 들어 특히 원심 분리기 또는 원심 방사 및 바스켓을 포함하는 장치에 의한 것이 특허 EP 2 511 586에 기재되어 있다. 용융 유리의 스트림이 원심 분리기로 공급되어 바스켓으로 흘러나온다. 글래스 울 섬유는 FR-A-2 661 687에 기술된 방법으로 결절로 형성된다. 이들 유리 섬유는 얽혀 있다.
글래스 울 섬유는 가호된 필라멘트 형태 용융 유리의 고속 기계 연신에 의해 얻어지는 소위 "텍스타일" 유리 섬유와는 구별된다.
글래스 울은, 선호도가 증가하는 순서대로, 하기 마이크로네어(micronaire) 값을 나타낸다:
- 20 L/분 미만, 15 L/분 미만, 12 L/분 미만, 10 L/분 미만,
- 2 L/분 초과, 3 L/분 초과, 4 L/분 초과, 5 L/분 초과.
마이크로네어 값은 WO-A-03/098209에 기술된 방법을 따라 측정된다.
글래스 울의 유리 섬유는 불연속이다. 이들은 바람직하게는 2 ㎛ 미만 또는 심지어 1 ㎛ 미만의 평균 직경을 가진다.
글래스 울 결절 또는 박편은, 예를 들어 블로운-울 절연용으로 사용되는 종류의 글래스 울로 이루어진 박편, 예를 들어 콤블리시모®(Comblissimo®) 또는 크렛절®(Kretsull®)이라는 상표명으로 생-고뱅 이소베르에 의해 판매되거나 또는 인설세이프®(Insulsafe®)라는 상표명으로 써튼티드에 의해 판매되는 울의 종류이다. 이들 박편은 일반적으로 결합제가 없고 오일과 같은 방진 및/또는 정전기 방지 첨가제를 함유할 수 있다.
락 울은 암석 섬유를 포함한다. 락 울은 적어도 250의 파소네어(fasonaire) 값을 갖는다. 정밀도 지수(fineness index)로도 지칭되는 이 매개 변수는 락 울 분야에서의 통상적인 방법으로 측정된다. 파소네어 값은 다음과 같이 측정된다: 오일 및 결합제를 함유하지 않으나 비섬유 성분(비섬유 또는 "슬러그" 또는 "샷")을 함유할 수 있는 한 다발의 미네랄 울로 구성된 시편(5 g)을 칭량한다. 이 시편을 주어진 부피로 압축시키고 일정 유속을 유지하는 기체(건조 공기 또는 질소) 스트림을 시편에 통과시킨다. 이때 파소네어 값 측정치는 시편에 걸친 압력 수두의 강하로서, 통상의 단위로 눈금이 매겨진 물기둥으로 평가한다. 일반적으로, 파소네어 값 결과는 10 개의 시편에 걸쳐 관찰된 압력 수두의 강하의 평균이다.
절연 제품은, 선호도가 증가하는 순서대로, 절연재의 전제 질량에 대하여 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 94%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%의 울, 바람직하게는 글래스 울 및 락 울로부터 선택된 미네랄 울을 포함한다.
절연 제품은, 선호도가 증가하는 순서대로, 절연 제품의 전체 질량에 대하여 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 94%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%의 광물 섬유, 바람직하게는 유리 섬유 또는 암석 섬유를 포함한다.
절연 제품은, 선호도가 증가하는 순서대로, 절연재의 전체 질량에 대하여 적어도 75%, 적어도 80%, 적어도 85%, 적어도 90%, 적어도 94%, 적어도 95%, 적어도 96%, 적어도 97%, 적어도 98%, 적어도 99%의 광물 소재를 포함한다.
Ⅱ.
실시예
둘 다 에어레이션되지 않은 결절 또는 박편 형태인 글래스 울 및 락 울을 이하 실시예에 사용하였다.
에어레이션 단계 전, 글래스 울은 결절 또는 박편 형태이고 5.6 L/분의 마이크로네어 값을 갖는 유리 섬유를 포함한다. 이것은 11.6 kg/m3의 밀도를 나타낸다.
에어레이션 단계 전, 락 울은 결절 또는 박편 형태이고 250의 파소네어 값을 갖는 암석 섬유를 포함한다. 그것은 74 kg/m3의 밀도를 나타낸다.
본 발명에 따라 에어레이션 단계를 수행할 수 있게 하는 장치는 도 5에 도시되어 있다. 이 장치는
- 제1 공기 제트를 생성하는 공기 주입 시스템(1),
- 챔버(2),
- 배출구(3)
를 포함한다.
이 장치의 치수는 30 cm x 30 cm x 40 cm이고 제트의 방향으로 가장 긴 측면이 위치한다.
글래스 울의 경우, 제1 공기 제트는 유입압이 약 4 bar인 "고압" 제트이다.
락 울의 경우, 제1 공기 제트는 충분한 유입압을 제공하는 블로잉 머신로부터 얻어진 제트이다.
결절 또는 박편 형태의 미네랄 울은 챔버(2) 안으로 도입된다. 예를 들어, 약 100 g의 글래스 울이 일반적으로 도입된다. 락 울의 경우, 대략 동일한 부피의 양이 도입된다.
이어서, 결절 또는 박편 형태의 미네랄 울은 공기 주입 시스템(1)에 의해 생성되는 제1 고압 공기 제트에 의해 A 방향의 운반 기체에 운반됨으로써 난류를 겪게 된다.
미네랄 울은 A 방향에 반대인 B 방향 운반 기체에 의해 운반됨으로써 A 방향에 수직인 챔버의 적어도 하나의 평면 내에 A 방향으로 운반되는 미네랄 울 및 B 방향으로 운반되는 미네랄 울이 존재하게 된다.
A 방향에 반대인 B 방향의 운반 기체에 의한 운반은 제1 제트의 단면적과 챔버 크기 사이의 적절한 비율을 선택한 결과이다. 평균 속도 프로파일을 표현할 경우, 챔버 안에는 A 방향의 속도 성분이 음의 값인 적어도 하나 내지 (바람직하게는) 다수의 재순환 지점이 존재하고, 상기 음의 값은 반대 방향인 B 방향으로의 유동 및 이에 따라 A에 역류하는 재순환 이동에 대응한다.
재순환 대역은 주어진 순간에 A 방향에 반대인 역류 방향으로 돌아가 동일한 지점을 적어도 두 번 통과하는 미네랄 울의 양 "q"에 대응한다. 도 5에 도시된 유선은 일정량의 미네랄 울이 동일한 지점을 여러 번 통과하는 여러 루프를 수행하는 것을 보여준다.
챔버의 치수는 또한
- 초기 제트의 방향에 수직인 치수는 챔버의 평면에서 재순환 지점을 생성할 정도로 충분히 크고,
- 제트의 방향에 평행한 치수는 재순환 이동을 배가시킬 정도로 충분히 작도록
조정된다.
미네랄 울이 충분히 에어레이션된 경우, 절연 제품은 개방 메커니즘의 작동에 의해, 또는 미네랄 울의 진입과 배출구 사이의 체류 시간이 원하는 정도의 균질성을 획득하는 데에 필요한 시간에 대응하도록 챔버의 크기를 조정함으로써 배출구(3)를 통해 챔버로부터 배출된다.
이러한 방법으로, 다음을 포함하는 본 발명에 따른 절연 제품을 얻는다:
- 솜털 형태의 글래스 울, 또는
- 솜털 형태 또는 팽창된 결절 또는 박편 형태의 락 울.
이 장치는 1 시간에 글래스 울을 기재로 한 절연 제품 3 kg을 에어레이션한다.
본 발명에 따른 절연 제품은 에어레이션 단계 후 특히 글래스 울을 기재로 한 제품의 경우 약 4 kg/m3 및 락 울을 기재로 한 제품의 경우 약 50 kg/m3의 낮은 밀도를 가진다. 이들 제품은 필요한 경우 압축 단계를 거칠 수 있다. 압축 단계는 두 개의 플레이트 사이에서 제품을 가압함으로써 수행될 수 있다.
에어레이션 전의 밀도 대 에어레이션 후의 밀도의 비율은 바람직하게는 2 초과, 특히 바람직하게는 2.5 초과이다. 밀도는 주어진 질량의 제품이 정의된 깊이로 덮을 수 있는 면적에 해당하는 제품의 커버리지를 정의하기 때문에 블로잉된 절연 제품에서 매우 중요하다.
1. 육안 또는 단층 촬영 관측
도 1 및 2는 각각 다음을 나타내는 사진을 포함한다.
- 도 1.A: 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거치지 않은 결절 또는 박편 형태의 글래스 울,
- 도 1.B: 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거친 솜털 형태의 루스-필 글래스 울을 포함하는 절연 제품,
- 도 2.A: 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거치지 않은 결절 또는 박편 형태의 락 울, 및
- 도 2.B: 본 발명에 따른 에어레이션 단계를 거친 결절 또는 박편 형태의 "팽창된" 락 울을 포함하는 절연 제품.
본 발명에 따른 모든 제품은 도 5의 장치를 사용하여 얻었다.
이들 사진은 본 발명에 따라 얻어진 절연 제품의 보다 나은 균질성을 보여준다.
도 3의 단층 촬영 이미지는 각각 다음을 도시한다.
- 도 3.A: 발명에 따른 에어레이션 단계를 거치지 않고 10 kg/m3의 밀도를 나타내는 결절 또는 박편 형태의 글래스 울,
- 도 3.B: 본 발명의 따른 에어레이션 단계를 거치고 4 kg/m3의 밀도를 나타내는 솜털 형태의 루스-필 글래스 울을 포함하는 절연 제품,
- 도 3.C: 본 발명에 따른 에어레이션 단계 및 압축 단계를 거치고 10 kg/m3의 밀도를 나타내는 솜털 형태의 루스-필 글래스 울을 포함하는 절연 제품.
이들 이미지의 처리는 그레이 스케일 체적에 관한 변동을 나타내는 도 4의 그래픽으로 예시된다. 가로 좌표축은 강도를 나타내고 세로 좌표축은 이 강도를 나타내는 화소의 수를 나타낸다. 곡선 상의 한 점은 이미지에서 발견되는 주어진 그레이 스케일 레벨을 갖는 화소의 수에 해당한다. 곡선 (a), (b) 및 (c)는 각각 도 3.A, 3.B 및 3.C의 절연 제품에 대응한다.
이들 이미지 및 이들 이미지의 처리는 또한 본 발명의 따른 절연 제품의 보다 나은 균질성을 보여준다. 이것은 그레이 스케일 레벨에서의 보다 양호한 분포로 나타난다. 본 발명에 따른 절연 제품은 보다 넓고 가우시안에 가까운 피크를 가지는 반면, 에어레이션되지 않은 글래스 울은 보다 좁은 비대칭 분포를 가진다.
마지막으로, 에어레이션 단계 후에 압축 단계를 거친 도 3.C의 이미지에 예시된 절연 제품은 균질성 측면에서 유리한 특성을 유지한다. 따라서 본 발명에 의해 다양한 밀도의 균질 절연 제품을 얻을 수 있다.
2. 열전도율 및 기류 저항의 측정
열전도율 측정을 절연 제품에서 수행하였다. 제품의 열전도율(λ)은 열 플럭스의 통과를 허용할 수 있는 제품의 능력이고, W/(m·K)로 표시된다. 이 전도율이 낮을수록, 제품은 더욱 절연성이며, 따라서 단열이 더 향상된다. 밀도의 함수로서의 열전도율 값은 표준 EN14064에 따라 측정하였다.
절연 제품의 시편을 약 50%의 상대 습도(RH) 및 23℃에서 일정 중량에 이르도록 컨디셔닝했다. 측정은 590 x 590 mm 크기의 제품의 경우 R-Matic 유형의 장치상에서 10℃의 평균 온도로 실시했고 두께는 측정된 108 mm로 압축시켰다. 실제 측정 대역의 크기는 254 x 254 mm였다. 절연 제품의 평균 열전도율은 아래 표에 주어진다.
표준 EN29053(방법 A)에 따른 기류 저항 측정은 열전도율 측정에 사용된 것과 동일한 시편에 대해 수행하였다.
여러 개의 글래스 울 및 하나의 락 울을 본 시험에 사용하였다.
이하 정의된 절연 제품의 시편의 열전도율 및 기류 저항을 측정하였다:
- PI LV1 NA: 에어레이션되지 않은 타입 1의 글래스 울을 포함하는 절연 제품,
- PI LV1 A: 에어레이션된 타입 1의 글래스 울을 포함하는 절연 제품,
- PI LV2 NA: 에어레이션되지 않은 타입 2의 글래스 울을 포함하는 절연 제품,
- PI LV2 A: 에어레이션된 타입 2의 글래스 울을 포함하는 절연 제품,
- PI LV3 A: 에어레이션된 타입 3의 글래스 울을 포함하는 절연 제품,
- PI LV4 A: 에어레이션된 타입 4의 글래스 울을 포함하는 절연 제품,
- PI LR NA: 에어레이션되지 않은 락 울을 포함하는 절연 제품,
- PI LR A: 에어레이션된 락 울을 포함하는 절연 제품.
성능 면에서, 에어레이션 단계 후 얻어진 본 발명에 따른 절연 제품은 상당히 더 낮은 열전도율을 가진다.
본 발명의 따른 글래스 울 기재의 절연 제품은 모두 9.5 내지 10.5 kg/m3의 밀도에 대해 42 mW·m-1·K-1보다 훨씬 낮거나 또는 심지어 41 mW·m-1·K-1 미만의 열전도율을 가진다.
에어레이션된 글래스 울을 포함하는 절연 제품은 동일한 밀도의 에어레이션되지 않은 글래스 울을 포함하는 절연 제품과 비교하여 15% 초과, 바람직하게는 20% 초과의 열전도율 향상을 나타낸다. 주어진 성능에 따르면, 동일한 내열성을 얻기 위해 단지 절반 정도의 글래스 울만이 필요하다.
사실상, 에어레이션되지 않은 결절 또는 박편 형태의 글래스 울은 10 kg/m3의 밀도에 대해 약 53 mW·m-1·K-1의 열전도율을 나타낸다.
본 발명에 따른 절연 제품은, 동일한 밀도에 대해, 약 37 mW·m-1·K-1의 열전도율을 나타낸다. 이것은 동일한 블로잉된 두께에 대해 16 mW·m-1·K-1의 감소와 30%의 내열성 증가에 해당한다.
본 발명에 따른 절연 제품은 동일한 열전도율에 대해 4.8 kg/m3의 밀도를 나타낸다. 이것은 5.2 kg/m3의 감소에 해당하며, 52%의 재료 절감을 의미한다.
Ⅱ. 대안적인 형태의
실시예
도 6은 특히, 블로잉 머신에 적용될 수 있는 세 개의 대안적인 형태의 실시예를 도시한다.
이들 장치는 각각
- 에어레이션 단계가 수행되는 챔버, 및
- 챔버 안에서 난류를 발생시킬 수 있는 적어도 하나의 수단
을 포함한다.
결절 또는 박편 형태의 미네랄 울은 제1 고압 공기 제트를 사용하여 A 방향 운반 가스에 의해 운반시킴으로써 난류을 겪게 한다. 이것은 유입 오리피스(50)에서 파이프(10)를 통해 챔버(20)에 도착한다. 재순환은 고압 제트(40)에 의해(도 6.A 및 6.C) 및/또는 장치의 기하하적 구조를 조정함으로써(도 6.B 및 6.C) 생성될 수 있다.
따라서, 이들 장치는 각각 A 방향에 반대인 B 방향 운반 기체에 의한 운반에 의한 유동을 생성할 수 있는 수단을 포함하여, A 방향에 수직인 챔버의 적어도 하나의 평면 내에 A 방향으로 운반되는 미네랄 울 및 B 방향으로 운반되는 미네랄 울이 존재하게 된다.
장치 6.A 및 6.C 둘 다는 A 방향에 수직인 챔버의 평면에서의 분사 방향이 적어도 부분적으로 A 방향에 반대인 추가적인 공기 제트(40)를 포함한다. 이러한 추가적인 공기 제트(들)은 주입 노즐, 바람직하게는 원통형 노즐로부터 챔버에 유입된다.
장치 6.B 및 6.C 둘 다는 A 방향에 반대인 B 방향 운반 기체에 의한 운반을 허용하고/거나 그에 기여하는 유입 오리피스(50) 치수 및 단면을 갖는 챔버를 포함한다. 유입 오리피스(50)의 단면과 A 방향에 수직인 챔버의 평면의 단면의 비율은 재순환 지점이 생성되도록 조정된다.
본 발명에 따른 절연 제품은 배출 파이프(30)를 통해 나온다.
도 7은 임의의 파이프 또는 덕트, 특히
- 예를 들어, 공장에서 박편 또는 결절 형태의 미네랄 울을 운반하기 위해 사용되는 이송 파이프,
- 블로잉 머신의 파이프
에 적용할 수 있는 대안적인 형태의 실시예를 도시한다.
이 장치는 글래스 울의 통로 상에 고압 공기 제트 링을 포함한다. 도 7은 유입부(100), 배출부(300), 및 파이프 일부분에 직접 위치하는 유입 오리피스(400)를 갖는 여러 개의 추가적인 공기 제트를 포함하는 챔버로서 기능하는 파이프 또는 덕트의 일부를 도시한다. 추가적인 제트의 공기는 바람직하게는 고압으로 주입된다.
이 장치는 A 방향에 수직인 챔버의 평면에서의 분사 방향이 A 방향에 수직인 추가적인 공기 제트(400)를 포함한다. 이러한 추가적인 공기 제트(들)은 주입 노즐, 바람직하게는 원통형 노즐로부터 챔버에 유입된다.
도 8은 유동 층에 필적하는 대안적인 형태의 실시예를 도시한다. 이 장치는 결절 또는 박편 형태의 미네랄 울을 받아들이는 수단(100), 에어레이션 단계가 발생하는 챔버(200), 절연 제품 배출 수단(300), 공기 유입부(500), 및 공기 배출부(600)를 포함한다. 공기 제트 같은 공기 유입부의 추가 또는 챔버(200) 안의 기계적 장애물에 의해 챔버 안에 난류 조건을 개선하거나 챔버 안에서 소요되는 시간을 최적화할 수 있다. 이 장치는 미네랄 울 제조 라인에 용이하게 추가될 수 있다. 이것은 예를 들어 다른 공압 시스템에, 특히 공기와 섬유를 분리하는 단계 전에 결합될 수 있다.
Claims (24)
- 챔버 및 난류 기체 유동을 생성할 수 있는 적어도 하나의 수단을 포함하는 장치 내부에서의 에어레이션(aeration) 단계를 포함하는 울(wool) 기재 절연 제품의 제조 방법으로서, 에어레이션 단계 동안 챔버에 운반 기체의 스트림을 유입시키고, 결절(nodule) 또는 박편(flake) 형태의 울을 상기 운반 기체의 난류에 의해 한 방향에서는 A 방향으로, 반대 방향에서는 A 방향에 반대인 B 방향으로 운반(entrain)시켜, 챔버 안에 존재하는 A 방향에 수직인 적어도 하나의 평면 내에서 A 방향으로 운반되는 울이 B 방향으로 운반되는 울과 교차하도록 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제1항에 있어서, 울은 미네랄 울(mineral wool), 바람직하게는 글래스 울(glass wool) 및 락 울(rock wool)으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, A 방향 유동 중의 울의 평균 속도 프로파일은 A 방향에 평행한 속도 성분이 음의 값이어서 B 방향으로의 유동이 생성될 수 있게 하는 적어도 하나의 재순환 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제3항에 있어서, 재순환 지점을 포함하는 A 방향 유동은 울이 A 방향으로 이동하는 전단 대역 및 울이 B 방향으로 이동하는 재순환 대역을 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, A 방향으로의 난류는 3,000 초과, 바람직하게는 10,000 초과, 보다 바람직하게는 100,000 초과의 레이놀즈 수(Reynolds number)를 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, A 방향으로의 난류는 제1 공기 제트(jet)를 사용해 울을 운반시킴으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 제1 공기 제트는 유입 오리피스, 바람직하게는 분사 노즐로부터 챔버에 유입되고, 유입 오리피스의 레벨에서 제1 공기 제트의 유동은 3,000 초과, 바람직하게는 10,000 초과, 보다 바람직하게는 100,000 초과의 레이놀즈 수를 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제6항 또는 제7항에 있어서, A 방향에 반대인 B 방향 운반 기체에 의한 운반은 유입 오리피스 단면의 치수와 A 방향에 수직인 챔버의 평면에서의 챔버 단면의 치수 사이의 적절한 비율을 선택함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버는 모두 A 방향에 수직인 단면(Se) 및 길이(L)를 갖고, A 방향에 수직인 단면(Se)의 치수는 챔버의 평면에서 재순환 지점을 생성하기에 충분하고, 길이(L)는 재순환 이동을 배가시킬 정도로 충분히 짧은 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제8항 또는 제9항에 있어서, 챔버 내의 에어레이션 단계는 10초 초과, 바람직하게는 30초 초과, 보다 바람직하게는 60초 초과의 기간 동안 수행되는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, A 방향에 반대인 B 방향 운반 기체에 의한 운반은 공기가 주입되는 방향이 적어도 부분적으로 A 방향과 반대(반대 방향)이거나 또는 그에 수직인 적어도 하나의 추가적인 공기 제트를 사용함으로써 얻어지는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제11항에 있어서, 추가적인 공기 제트 또는 제트들은 유입 오리피스, 바람직하게는 분사 노즐로부터 챔버에 유입되고, 이들 유입 오리피스의 레벨에서 추가적인 공기 분사로부터의 유동은 3,000 초과, 바람직하게는 10,000 초과, 보다 바람직하게는 100,000 초과의 레이놀즈 수를 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제11항 또는 제12항에 있어서, 추가적인 공기 제트의 레이놀즈 수는 A 방향으로 울을 운반하는 제1 공기 제트의 레이놀즈 수보다 큰 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제11항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 추가적인 공기 제트의 속도는 울을 A 방향으로 운반하는 난류의 평균 속도보다 높은 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제11항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 추가적인 공기 제트의 속도와 울을 A 방향으로 운반하는 난류의 평균 속도의 비율이 1 초과, 바람직하게는 2 초과, 보다 바람직하게는 4 초과인 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제1항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서, A 방향으로 울을 운반하는 난류의 평균 속도가 0.5 내지 50 m/s인 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 챔버는 덕트 또는 파이프의 일부인 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제1항 내지 제17항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도
- 용해로(melting furnace)에서 유리와 같은 원료를 용융시키는 단계,
- 섬유화 단계,
- 울, 바람직하게는 미네랄 울의 매트를 형성하는 단계,
- 그라인딩을 이용하여 결절화(nodulation)하는 단계,
- 가능하게는 대전 방지제 및/또는 응집 첨가제와 같은 활성제로 코팅하는 단계,
- 가능하게는 포장(bagging) 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법. - 제18항에 있어서, 에어레이션 단계는 그라인딩을 이용한 결절화 단계 후 및 포장 단계 전에 수행되는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 제18항에 있어서, 에어레이션 단계는 포장 단계 후에 수행되는 것을 특징으로 하는 절연 제품의 제조 방법.
- 울을 포함하는 절연 제품의 제조를 가능하게 하는 장치로서, 장치는 에어레이션 단계가 수행되는 챔버, 및 챔버 안으로 난류 기체 유동을 도입하고 챔버 안에서 한 방향에서는 A 방향으로, 반대 방향에서는 A 방향에 반대인 B 방향으로 울을 운반시켜, 챔버 안에 존재하는 A 방향에 수직인 적어도 하나의 평면 내에서 A 방향으로 운반되는 울이 B 방향으로 운반되는 울과 교차하도록 하는 적어도 하나의 수단을 포함하는 장치.
- 제21항에 있어서, 장치는 절연 제품을 블로잉(blowing)하기 위한 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
- 제21항의 장치를 사용하여 절연 제품을 절연하고자 하는 공간 안에 직접 분사하거나 또는 벽의 공동 안에 주입하는 단열 방법.
- 제23항에 있어서, 절연하고자 하는 공간은 개조에 적합하지 않은 지붕 공간의 바닥, 달반자(suspended ceiling)의 아래 또는 위 공간, 또는 격벽 또는 중공 벽의 공동인 것을 특징으로 하는 단열 방법.
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