KR20240046435A - 단열 특성이 개선된 모듈식 녹색벽 요소 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 및 제2 구획(6, 6')을 갖는 케이싱(2)을 포함하는 모듈식 녹색벽 요소(1)에 관한 것이며, 여기서 제1 구획(6)은 식물용 성장 재료를 수용하도록 배열되고, 제2 구획(6')은 발포 재료로 적어도 부분적으로 충전되어 단열 특성이 개선된 요소(1)를 제공한다.

Description

단열 특성이 개선된 모듈식 녹색벽 요소
본 발명은 그린 월, 즉, 녹색벽(green wall) 요소의 분야에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 개선된 단열 특성을 갖는 모듈식의 조립식 녹색벽에 관한 것이다.
건물의 외부 표면은 바람 및 비와 같은 환경적 힘으로부터 보호되어야 한다. 건물은 또한 건물 내부로부터 외부로 또는 그 반대로 불필요한 열 에너지 흐름을 방지하기 위해 단열되어야 한다. 또한, 생태학적 이유로, 건물 정면을 녹색(식생(vegetated)) 벽 시스템으로 덮는 것이 매우 바람직하며, 이는 도시 미기후(microclimate)를 개선시키고, 일부 단열을 제공하며, 미적 측면을 향상시킨다. 특히, 녹색벽 시스템은 이산화탄소를 격리할 뿐만 아니라, 열섬 효과를 감소시키고, 전반적인 공기질, 소음 및 보온을 개선시키고, 에너지 및 물을 절약함으로써 도시 기후 완충 장치로서 중요한 역할을 하고, 도시의 생물다양성, 및 도시 시민의 웰빙을 개선시킨다. 결과적으로, 모듈식 녹색벽 요소(modular green wall element)는 중요성이 점점 커지고 있다.
녹색벽을 제공하기 위한 모듈식 시스템은 꽤 오랜 기간 동안 상업적으로 입수 가능하였다. 그러나, 현재 이용 가능한 녹색벽 모듈은 건물 외피의 외부 표면에 설치되는 "추가" 시스템이며, 이는 기존 단열층 위에 접착되어야 한다는 것을 의미한다. 충분한 부착 강도를 보장하기 위해, 전형적으로 단열층을 관통하는 금속 파스너가 건물 구조에 녹색벽 요소를 고정시키는 데 사용된다. 이는 단열층의 하부를 건물의 외부와 연결하는 열교(thermal bridge)를 생성한다는 중대한 결점을 갖는다.
따라서 설치 시 본질적으로 전체 정면 면적을 덮고 건물 외피의 내측과 외측 사이에 열교의 형성을 회피하는 통합 단열재를 갖춘 모듈식 녹색벽 요소를 갖는 것이 매우 바람직할 것이다. 녹색벽 요소는 또한 가볍고 우수한 내화 특성을 가지는 것이 바람직할 것이다.
본 발명의 목적은 건물 외피의 내측과 외측 사이에 열교를 형성하지 않으면서 전체 정면 외부 표면을 덮는 녹색벽을 제공하는 데 사용될 수 있는 통합 단열재를 갖춘 모듈식 녹색벽 요소를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 가볍고 우수한 내화 특성을 갖는 모듈식 녹색벽 요소를 제공하는 것이다.
본 발명의 주제는 청구항 제1항에 정의된 바와 같은 모듈식 녹색벽 요소이다.
놀랍게도 청구항 제1항의 특징으로 목적이 달성될 수 있다는 것이 밝혀졌다.
본 발명의 장점 중 하나는 건물 외피의 단열 특성에 부정적인 영향을 주지 않으면서 전체 정면 표면을 녹색벽 요소로 덮는 것이 가능하다는 점이다.
본 발명의 핵심은 적어도 2개의 공동(구획)을 갖는 케이싱을 포함하는 모듈식 녹색벽 요소이며, 여기서 제1 공동은 토양과 같은 식물용 성장 재료로 충전될 수 있는 반면, 제2 공동은 요소의 단열 특성을 개선시키기 위해 발포 유기 또는 무기 재료로 적어도 부분적으로 충전된다.
본 발명의 다른 주제는 다른 독립항에 제시되어 있다. 본 발명의 바람직한 양태는 종속항에 제시되어 있다.
도 1은 제1 및 제2 구획(6, 6')을 갖는 케이싱(2)을 포함하는 녹색벽 요소(1)를 나타내며, 여기서 제2 구획(6')의 내부 공간은 발포 재료로 부분적으로 충전된다.
도 2는 2개의 종방향 측벽(4, 4')에 의해 연결된 전면 벽 및 후면 벽(3, 3'), 바닥 벽(7), 및 전면 벽, 후면 벽 및 종방향 측벽(3, 3', 4, 4') 사이에 형성된 내부 공간을 제1 및 제2 구획(6, 6')으로 분할하는 중간 벽(5)을 포함하는 녹색벽 요소의 케이싱(2)을 나타낸다.
도 3은 2개의 종방향 측벽(4, 4')에 의해 연결된 전면 벽 및 후면 벽(3, 3'), 바닥 벽(7), 및 전면 벽, 후면 벽 및 종방향 측벽(3, 3', 4, 4') 사이에 형성된 내부 공간을 제1 및 제2 구획(6, 6')으로 분할하는 중간 벽(5) 및 제1 구획(6)의 내부 공간을 제1 및 제2 하위 구획(6a, 6b)으로 분할하는 추가 중간 벽(5')을 포함하는 녹색벽 요소의 케이싱(2)을 나타낸다.
도 4는 기재(substrate)(8) 및 각각의 요소(1)가 후면 벽(3')의 외부 표면을 통해 기재(8)의 표면에 연결되도록 기재(8)의 표면에 부착된 복수의 모듈식 녹색벽 요소를 포함하는 녹색벽을 나타낸다. 인접한 요소는 대향하는 종방향 측벽(4, 4')의 외부 표면을 통해 서로 부착된다.
본 발명의 주제는 제1 및 제2 구획(6, 6')을 갖는 케이싱(2)을 포함하는 모듈식 녹색벽 요소(1)이며, 여기서 제1 구획(6)은 토양과 같은 식물용 성장 재료를 수용하도록 배열되고, 제2 구획(6')은 발포 재료로 적어도 부분적으로 충전된다.
"폴리"로 시작하는 물질 명칭은 공식적으로 분자당 명칭에 나오는 작용기를 2개 이상 포함하는 물질을 칭한다. 예를 들어, 폴리올은 적어도 2개의 하이드록실기를 갖는 화합물을 지칭한다. 폴리에터는 적어도 2개의 에터기를 갖는 화합물을 지칭한다.
용어 "중합체"는 거대분자가 중합도, 분자량 및 사슬 길이에 따라 상이한 다중반응(중합, 중첨가, 중축합)에 의해 생성된 화학적으로 균일한 거대분자의 집합체를 칭한다. 이 용어는 또한 다중반응으로부터 생성된 상기 거대분자의 집합체의 유도체, 즉, 예를 들어 미리 결정된 거대분자에서 작용기의 첨가 또는 치환과 같은 반응에 의해 수득되고 화학적으로 균일하거나 화학적으로 불균일할 수 있는 화합물을 포함한다.
용어 "공중합체"는 본 개시내용에서 하나 초과의 단량체 종("구조 단위")로부터 유래된 중합체를 지칭한다. 단량체를 공중합체로 중합하는 것을 공중합이라고 한다. 2개 단량체 종의 공중합체 의해 수득된 공중합체는 이원중합체로 알려져 있으며 3개 및 4개 단량체 종으로부터 수득된 공중합체는 각각 삼원중합체 및 사원중합체라고 한다.
용어 "고무"는 큰 변형으로부터 회복할 수 있고, 끓는 용매, 특히 자일렌에서 본질적으로 불용성인(그러나 팽창할 수 있는) 상태로 변형될 수 있거나 이미 변형된 중합체 또는 중합체 블렌드를 칭한다. 전형적인 고무는 외부에서 가해지는 힘에 따라 원래 치수의 적어도 200%까지 신장하거나 변형될 수 있고, 외부 힘이 해제된 후 작은 영구 변형(전형적으로 약 20% 이하)만 유지하면서 실질적으로 원래 치수를 복원할 것이다. 용어 "고무"는 용어 "탄성중합체"와 호환 가능하게 사용될 수 있다.
용어 "용융온도(Tm)"는 2℃/분의 가열 속도를 사용하여 ISO 11357-3:2018 표준에 정의된 바와 같은 측정 방법을 사용하여 시차 주사 열량계(DSC)로 결정한 곡선의 최대값으로 결정된 용융점을 지칭한다. 측정은 Mettler Toledo DSC 3+ 장치를 이용하여 수행될 수 있으며 Tm 값은 DSC-소프트웨어의 도움으로 측정된 DSC-곡선으로부터 결정될 수 있다. 측정된 DSC-곡선이 여러 개의 최고 온도를 나타내는 경우, 서모그램에서 더 낮은 온도측에서 나온 제1 피크 온도를 용융온도(Tm)로 간주한다.
조성물에서 "적어도 하나의 성분 X의 양 또는 함량", 예를 들어 "적어도 하나의 합성 중합체의 양"은 조성물에 함유된 모든 합성 중합체의 개별 양의 합을 지칭한다. 예를 들어, 조성물이 20 중량%의 적어도 하나의 합성 중합체를 포함하는 경우, 조성물에 함유된 모든 합성 중합체의 양의 합은 20 중량%와 같다.
용어 "상온"은 23℃의 온도를 칭한다.
녹색벽 요소는 바람직하게는 미리 형성된 물품이다. 용어 "미리 형성된" 또는 "조립식"은 요소로 덮일 표면에 적용되기 전에 요소가 형성되었음을 의미하는 것으로 이해된다. 특히, 용어 "미리 형성된"은 현장에서 형성되지 않은, 즉 요소로 덮일 기재의 표면에 형성되지 않은 요소를 지칭한다. 미리 형성된 녹색벽 요소는 반드시 그런 것은 아니지만, 전형적으로, 건설 현장에서 멀리 떨어진 위치에서 제작되고, 현장으로 가져와서, 요소로 덮일 기재의 표면에 놓인다.
용어 "발포 재료"는 내부에 복수의 별개의 공극 공간이 형성된 재료를 지칭한다. 본 발명의 녹색벽 요소에 사용하기에 적합한 발포 재료는 폐쇄형 셀(closed cell), 반-폐쇄형(semi-closed)(반-개방형(semi-open)) 셀, 및 개방형(open) 셀 합성 유기 및 무기 발포체를 포함한다. 액체, 특히 물을 흡수하는 발포 재료의 능력을 최소화하기 위해 폐쇄형 및 반-폐쇄형 셀 발포체가 바람직할 수 있다.
바람직하게는, 발포 재료는 밀도가 500 kg/m3(g/l) 이하, 더 바람직하게는 300 kg/m3(g/l) 이하, 훨씬 더 바람직하게는 250 kg/m3(g/l) 이하, 훨씬 더 바람직하게는 200 kg/m3(g/l) 이하, 예컨대, 15 내지 250 kg/m3(g/l), 바람직하게는 25 내지 150 kg/m3(g/l)이다.
발포 재료의 밀도는 바람직하게는, 예를 들어, 다음 절차를 사용하여 중량측정에 의해 측정된다. 먼저 치수가 10×10×10㎝인 샘플 큐브를 발포 재료에서 잘라내고 재료의 중량이 일정하게 유지될 때까지 70℃ 온도의 오븐에서 건조시킨다. 그 다음 샘플 큐브의 중량을 측정하고, 큐브의 측정된 중량 및 부피에 기반하여 재료의 밀도를 구한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 발포 재료는 바람직하게는 폴리스타이렌, 폴리우레탄, 폴리아이소시아누레이트, 및 폴리올레핀 발포체, 및 팽창 고무(expanded rubber)로 이루어진 군으로부터 선택되는, 합성 유기 발포 재료이다.
폴리올레핀 발포체 및 팽창 고무는 전형적으로 화학 발포제를 폴리올레핀 용융물 또는 경화성 고무 조성물에 첨가함으로써 생산된다. 폴리스타이렌계 발포체, 예컨대, 팽창 폴리스타이렌(EPS) 및 팽창 압출 폴리스타이렌(XPS)은 출발 조성물을 팽창제, 예컨대, 펜탄으로 팽창시키거나, 용융된 조성물을 압출기 노츨을 통해 압출함으로써 수득되며, 여기서 압력이 감소하면 액체 재료가 팽창하게 된다.
폴리우레탄(PUR) 및 폴리아이소시아누레이트(PIR) 발포체는 아이소사이아네이트와 폴리올을 반응시킴으로써 형성된다. 팽창 공정 동안, 폐쇄된 기공은 팽창 기체, 예컨대, 이산화탄소 또는 헥산으로 충전된다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 합성 유기 발포 재료는 폴리스타이렌, 폴리우레탄, 폴리아이소시아누레이트, 및 폴리올레핀 발포체로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하나 이상의 바람직한 실시형태에 따르면, 발포 재료는,
a) 적어도 하나의 광물 결합제 B 및
b) 선택적으로 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP
를 포함하는 발포 무기 재료이다.
발포 유기 재료와 비교하여, 발포 무기 재료는 우수한 내화 특성을 제공하는 중요한 장점을 갖는다.
적합한 광물 결합제는 수경성(hydraulic) 결합제, 예컨대, 시멘트 및 수경성 석회, 황산칼슘, 및 공기 경화성(air-hardening) 결합제, 예컨대, 비-수화 석회, 및 잠재 수경성 및 포졸란 결합제 재료를 포함한다.
수경성 결합제는 물과 혼합될 때 페이스트를 형성하고, 일련의 수화 반응에 의해 응고하고 경화되어, 물에 용해되지 않거나 매우 낮은 수용성을 갖는 고체 광물 수화물 또는 수화물 상을 형성하게 되는 무기 재료 또는 블렌드이다. 수경성 결합제, 예컨대, 포틀랜드 시멘트는 심지어 물에 노출될 때, 예를 들어 수중이나 고습도 조건에 있을 때에도 경화되고 강도를 유지할 수 있다. 용어 "비-수경성 결합제"는 이산화탄소와의 반응으로 경화되어서 습한 조건 또는 물 속에서도 경화되지 않는 물질을 지칭한다.
적합한 비-수경성 결합제의 예는 풍화(air-slaked) 석회(비-수경성 석회) 및 황산칼슘을 포함한다. 용어 "황산칼슘"은 황산칼슘 무수물(CaSO4), 황산칼슘 반수화물(CaSO4·½ H2O), 및 황산칼슘 이수화물(CaSO4·2 H2O)을 포함하는 것으로 이해된다. 또한, 용어 "황산칼슘 반수화물"은 알파 및 베타 황산칼슘 반수화물을 둘 다 포함하는 것으로 이해된다. 바람직한 황산칼슘은 REA 석고, 인석고, 및 천연 석고로부터 유래된 것을 포함한다. 용어 "REA 석고"는 본 명세서에서 소위 배연 탈황 공장에서 수득된 석고를 지칭한다.
용어 "잠재 수경성 결합제 재료"는 DIN EN 206-1:2000 표준에 정의된 바와 같은 "잠재 수경성 특성"을 갖는 유형 II 콘크리트 첨가제를 지칭한다. 이러한 유형의 광물 결합제는 물과 혼합될 때 직접 경화될 수 없거나 너무 느리게 경화되는 칼슘 알루미노실리케이트이다. 경화 공정은 결합제의 비정질(또는 유리질) 상의 화학 결합을 파괴하고 이온 종의 용해와 칼슘 알루미노실리케이트 수화물 상의 형성을 촉진하는 알칼리 활성화제의 존재 하에 가속화된다. 잠재 수경성 결합제의 예는 고로 슬래그 미분말(ground granulated blast furnace slag)을 포함한다. 고로 슬래그 미분발은 전형적으로 용광로의 용선재(molten iron slag)를 물 또는 스트림에서 퀀칭하여 유리질 과립 생성물을 형성하고, 이어서 유리질을 미세 분말로 건조 및 분쇄하여 수득된다.
용어 "포졸란 결합제 재료"는 DIN EN 206-1:2000 표준에 정의된 바와 같은 "포졸란 특성"을 갖는 유형 II 콘크리트 첨가제를 지칭한다. 이러한 유형의 광물 결합제는 물 및 수산화칼슘과 반응하여 칼슘 실리케이트 수화물 또는 칼슘 알루미노실리케이트 수화물 상을 형성하는 규산질 또는 알루미노실리케이트 화합물이다. 포졸란 결합제의 예는 천연 포졸란, 예컨대, 트래스(trass) 및 인공 포졸란, 예컨대, 플라이애시(fly ash) 및 실리카흄(silica fume)을 포함한다. 용어 "플라이애시"는 미분탄의 연소에 의해 생성되는 미분된 회분 잔류물을 지칭하며, 이는 석탄이 연소되는 노에서 배출되는 기체와 함께 빠져나간다. 용어 "실리카흄"은 비정질 형태의 미립자 규소를 지칭한다. 실리카흄은 전형적으로 실리카 제련소에서 석영을 제련하는 것과 같은 실리카 광석 처리의 부산물로 수득되며, 이로 인해 일산화규소 기체가 형성되고 공기에 노출되면 추가로 산화되어 비정질 실리카의 작은 입자가 생성된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 광물 결합제 B는 발포 무기 재료의 총 중량의 적어도 35 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%, 더 바람직하게는 적어도 65 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 75 중량%를 구성한다.
바람직하게는, 적어도 하나의 광물 결합제 B는 포틀랜드 시멘트, 칼슘 알루미네이트 시멘트, 칼슘 설포알루미네이트 시멘트, 잠재 수경성 결합제 재료, 포졸란 결합제 재료, 황산칼슘, 및 소석회로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하나 이상의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 광물 결합제 B는, 바람직하게는 포틀랜드 시멘트, 칼슘 알루미네이트 시멘트, 및 칼슘 설포알루미네이트 시멘트로 이루어진 군으로부터 선택되는, 적어도 하나의 수경성 결합제 B1을 포함한다.
일반적으로, 표현 "적어도 하나의 성분 X는 적어도 하나의 성분 XN을 포함한다", 예컨대, "적어도 하나의 광물 결합제 B는 적어도 하나의 수경성 결합제 B1을 포함한다"는 본 개시내용의 맥락에서 조성물이 적어도 하나의 광물 결합제 B를 대표하는 하나 이상의 수경성 결합제 B1을 포함하는 것을 의미하는 것으로 이해된다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "포틀랜드 시멘트"는 일반적으로 "포틀랜드 시멘트"로 이해되는 시멘트, 특히 유럽 표준 EN-197에 기재된 것을 포함하는 것으로 의도된다. 포틀랜드 시멘트는 주로 트라이-칼슘 실리케이트(에라이트)(C3S)와 다이칼슘 실리케이트(벨라이트)(C2S)로 이루어진다. 바람직한 포틀랜드 시멘트는 유럽 표준 EN 197-1:2018-11의 CEM I, CEM II, CEM III, CEM IV 및 CEM V 유형 조성물을 포함한다. 그러나, 다른 표준, 예를 들어 ASTM 표준, 영국(BSI) 표준, 인도 표준, 또는 중국 표준에 따라 생산된 다른 모든 포틀랜드 시멘트도 또한 적합하다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같은 용어 "알루미네이트 시멘트"는 주성분(상)으로 수경성 칼슘 알루미네이트, 바람직하게는 모노 칼슘 알루미네이트 CA(CaO · Al2O3)를 함유하는 시멘트질 재료를 포함하는 것으로 의도된다. 알루미네이트 시멘트의 유형에 따라 CA2, C3A 및 C12A7과 같은 다른 칼슘 알루미네이트가 또한 존재할 수 있다. 바람직한 알루미네이트 시멘트는 또한 다른 성분, 예컨대, 벨라이트(C2S), 에라이트(C3S), 페라이트(C2F, C2AF, C4AF) 및 테르네사이트(C5S2S)를 포함한다. 일부 알루미네이트 시멘트는 또한 탄산칼슘을 함유한다.
적어도 하나의 수경성 결합제 B1로서 사용하기에 가장 바람직한 알루미네이트 시멘트는 표준 EN 4647("칼슘 알루미네이트 시멘트")의 요건을 충족하는 칼슘 알루미네이트 시멘트(CAC)를 포함한다. 적합한 칼슘 알루미네이트 시멘트는, 예를 들어, Imerys Aluminates 및 Royal White Cement로부터 상업적으로 입수 가능하다.
용어 "칼슘 설포알루미네이트 시멘트(CSA)"는 주성분(상)으로 C4(A3-xFx)3S(4CaO·3-xAl2O3·xFe2O3·CaSO4)(여기서, x는 0, 1, 2 또는 3의 값을 가짐)를 함유하는 시멘트질 재료를 포함하는 것으로 의도된다. 전형적으로, 칼슘 설포알루미네이트 시멘트는 또한 다른 성분, 예컨대, 알루미네이트(CA, C3A, C12A7) 벨라이트(C2S), 페라이트(C2F, C2AF, C4AF), 테르네사이트(C5S2S) 및 황산칼슘을 포함한다. 적어도 하나의 수경성 결합제 B1로서 사용하기에 바람직한 칼슘 설포알루미네이트는 칼슘 설포알루미네이트 시멘트의 총 중량을 기준으로 20 내지 80 중량%의 일리마이트(ye'elimite)(C4A3S), 0 내지 10 중량%의 칼슘 알루미네이트(CA), 0 내지 70 중량%의 벨라이트(C2S), 0 내지 35 중량%의 페라이트, 바람직하게는 테트라칼슘 알루미노페라이트(C4AF) 및 0 내지 20 중량%의 테르네사이트(C5S2S)를 함유한다. 적합한 칼슘 알루미네이트 시멘트(CAS)는, 예를 들어, Heidelberg Cement AG, Vicat SA, 및 Caltra B.V.로부터 상업적으로 입수 가능하다.
바람직하게는, 적어도 하나의 수경성 결합제 B1은 적어도 하나의 광물 결합제 B의 총 중량의 적어도 50 중량%, 더 바람직하게는 적어도 65 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 75 중량%를 구성한다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 광물 결합제 B는, 바람직하게는 포틀랜드 시멘트, 칼슘 알루미네이트 시멘트 및 칼슘 설포알루미네이트 시멘트로 이루어진 군으로부터 선택되는 수경성 결합제이며, 바람직하게는 포틀랜드 시멘트이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 발포 무기 재료에서 적어도 하나의 광물 결합제 B의 양 대 적어도 하나의 합성 중합체 SP의 양의 중량비는 100:0 내지 70:30, 바람직하게는 100:0 내지 80:20이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 합성 중합체 SP의 비율은 발포 무기 재료에서 적어도 하나의 광물 결합제 B의 중량에 대해 1 내지 25 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%, 더 바람직하게는 8 내지 12 중량%이다.
적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP는 발포 무기 재료의 기계적 특성, 특히 압축 강도 및/또는 굽힘 강도를 개선시키는 데 사용될 수 있다.
합성 중합체 SP의 유형은 특별히 제한되지 않는다. 적합한 합성 유기 중합체는, 예를 들어, 폴리우레탄 중합체, 및 에틸렌, 프로필렌 뷰틸렌, 아이소프렌, 뷰타다이엔, 스타이렌, 아크릴로나이트릴, (메트)아클릴산, (메트)아크릴레이트, 비닐 에스터, 비닐 네오데카노에이트, 비닐 알코올, 및 비닐 클로라이드로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 단량체의 자유 라디칼 중합으로부터 수득되는 동종중합체 및 공중합체를 포함한다. 용어 "(메트)아크릴레이트"는 아크릴레이트 및 메트아크릴레이트를 지칭하고 용어 "(메트)아크릴"은 아크릴 및 메트아크릴을 지칭한다.
용어 "폴리우레탄 중합체"는 우레탄 기가 거의 또는 완전히 없는 중합체를 포함하여, 소위 다이아이소사이아네이트 중첨가 공정에 의해 제조된 중합체를 지칭한다. 적합한 폴리우레탄 중합체의 예는 폴리에터 폴리우레탄, 폴리에스터 폴리우레탄, 폴리에터 폴리우레아, 폴리우레아, 폴리에스터 폴리우레아, 폴리아이소시아누레이트 및 폴리카보디이미드를 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP는, 바람직하게는 적어도 하나의 폴리아이소사이아네이트 및 적어도 하나의 폴리올 및/또는 폴리아민 단량체에 기반한 폴리우레탄 중합체이다.
적합한 폴리아이소사이아네이트는 단량체성 폴리아이소사이아네이트뿐만 아니라, 단량체성 폴리아이소사이아네이트의 올리고머, 중합체 및 유도체, 및 이들의 혼합물을 포함한다.
폴리우레탄 중합체에 적합한 단량체성 폴리아이소사이아네이트는 적어도 방향족 이작용성 및 삼작용성 아이소사이아네이트, 예컨대, 2,4- 및 2,6-톨루일렌다이아이소사이아네이트 및 이의 이성질체 혼합물(TDI), 4,4'-, 2,4'- 및 2,2'-다이페닐메탄다이아이소사이아네이트 및 이의 이성질체의 혼합물(MDI), 1,3- 및 1,4-페닐렌다이아이소사이아네이트, 2,3,5,6-테트라메틸-1,4-다이아이소사이아나토벤졸, 나프탈린-1,5-다이아이소사이아네이트(NDI), 3,3'-다이메틸-4,4'-다이아이소사이아나토다이페닐(TODI), 다이아니시딘다이아이소사이아네이트(DADI), 1,3,5-트리스-(아이소사이아나토메틸)벤젠, 트리스-(4-아이소사이아나토페닐)메탄 및 트리스-(4-아이소사이아나토페닐) 티오포스페이트를 포함한다.
폴리우레탄 중합체에 추가로 적합한 단량체성 폴리아이소사이아네이트는 지방족 이작용성 및 삼작용성 아이소사이아네이트, 예컨대, 1,4-테트라메틸렌다이아이소사이아네이트, 2-메틸펜타메틸렌-1,5-다이아이소사이아네이트, 1,6-헥사메틸렌다이아이소사이아네이트(HDI), 2,2,4- 및 2,4,4-트라이메틸-1,6-헥사-메틸렌다이아이소사이아네이트(TMDI), 1,10-데카메틸렌다이아이소사이아네이트, 1,12-도데카메틸렌다이아이소사이아네이트, 라이신- 및 라이신에스터다이아이소사이아네이트, 사이클로헥산-1,3- 및 -1,4-다이아이소사이아네이트, 1-메틸-2,4- 및 -2,6-다이아이소사이아나토사이클로헥산 및 이의 이성질체의 혼합물(HTDI 또는 H6TDI), 1-아이소사이아나토-3,3,5-트라이메틸-5-아이소-사이아나토메틸-사이클로헥산(=아이소포론다이아이소사이아네이트 또는 IPDI), 퍼하이드로-2,4'- 및 -4,4'-다이페닐메탄다이아이소사이아네이트(HMDI 또는 H12MDI), 1,4-다이아이소사이아나토-2,2,6-트라이메틸사이클로헥산(TMCDI), 1,3- 및 1,4-비스-(아이소사이아나토메틸)사이클로-헥산, m- 및 p-자일릴렌다이아이소사이아네이트(m- 및 p-XDI), m- 및 p-테트라메틸-1,3- 및 -1,4-자일릴렌다이아이소사이아네이트(m- 및 p-TMXDI), 비스-(1-아이소사이아나토-1-메틸-에틸)나프탈린, 이량체- 및 삼량체 지방산 아이소사이아네이트, 예컨대, 3,6-비스-(9-아이소사이아나토노닐)-4,5-다이-(1-헵테닐)사이클로헥센(다이메릴다이아이소사이아네이트) 및 α,α,α',α',α'',α''-헥사메틸-1,3,5-메시틸렌트라이아이소사이아네이트를 포함한다.
폴리우레탄 중합체에 특히 적합한 폴리올은 폴리에터 폴리올, 폴리에스터 폴리올, 폴리카보네이트 폴리올, 폴리(메트)아크릴레이트 폴리올, 및 하이드로카본 폴리올, 예컨대, 폴리뷰타다이엔 폴리올, 폴리하이드록시 작용성 지방 및 오일, 및 폴리하이드록시 작용성 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔 공중합체를 포함한다.
특히 적합한 폴리에터 폴리올은 폴리옥시알킬렌 다이올 및/또는 폴리옥시알킬렌 트라이올, 특히 에틸렌 옥사이드 또는 1,2-프로필렌 옥사이드 또는 1,2- 또는 2,3-뷰틸렌 옥사이드 또는 옥세탄 또는 테트라하이드로푸란 또는 이들의 혼합물의 중합 생성물을 포함하며, 이는 2개 또는 3개의 활성 수소를 갖는 출발 분자, 특히 예컨대, 물, 암모니아 또는 여러 개의 OH 또는 NH 기를 갖는 화합물, 예컨대, 1,2-에탄다이올, 1,2- 또는 1,3-프로판다이올, 네오펜틸 글라이콜, 다이에틸렌 글라이콜, 트라이에틸렌 글라이콜, 이성질체 다이프로필렌 글라이콜 또는 트라이프로필렌 글라이콜, 이성질체 뷰탄다이올, 펜탄다이올, 헥산다이올, 헵탄다이올, 옥탄다이올, 노난다이올, 데칸다이올, 운데칸다이올, 1,3- 또는 1,4-사이클로헥산다이메탄올, 비스페놀 A, 수소화 비스페놀 A, 1,1,1-트라이메틸올에탄, 1,1,1-트라이메틸올프로판, 글리세롤 또는 아닐린, 또는 상기 언급한 화합물의 혼합물을 사용하여 중합될 수 있다.
적합한 폴리에스터 폴리올은 액체 폴리에스터 폴리올뿐만 아니라, 25℃의 온도에서 고체인 비정질, 부분 결정성, 및 결정성 폴리에스터 폴리올을 포함한다. 이는 2가 및 3가, 바람직하게는 2가 알코올, 예를 들어 1,2-에탄다이올, 다이에틸렌 글라이콜, 트라이에틸렌 글라이콜, 1,2-프로판다이올, 1,3-프로판다이올, 다이프로필렌 글라이콜, 1,4-부탄다이올, 1,5-펜탄다이올, 1,6-헥산다이올, 1,8-옥탄다이올, 1,10-데칸다이올, 1,12-도데칸다이올, 이량체 지방 알코올, 네오펜틸 글라이콜, 글리세롤, 1,1,1-트라이메틸올프로판 또는 상기 알코올의 혼합물을, 유기 다이카복실산 또는 트라이카복실산, 바람직하게는 다이카복실산, 또는 이의 무수물 또는 에스터, 예컨대, 석신산, 글루타르산, 3,3-다이메틸글루타르산, 아디프산, 수베르산, 세바스산, 운데칸다이오산, 도데칸다이카복실산, 아젤라산, 말레산, 푸마르산, 프탈산, 이량체 지방산, 아이소프탈산, 테레프탈산, 및 헥사하이드로프탈산, 또는 상기 산의 혼합물, 및 또한, 예를 들어 폴리카프로락톤으로도 알려진 ε-카프로락톤과 같은 락톤으로부터 제조된 폴리에스터 폴리올을 반응시킴으로서 수득될 수 있다.
적합한 폴리아민 단량체는 2개 이상의 아이소사이아네이트 반응성 아민 기를 갖는 화합물이다. 이용 가능한 폴리아민 단량체의 예는 다이에틸톨릴렌다이아민, 메틸비스(메틸티오)페닐렌다이아민, 아디프산 다이하이드라자이드(adipic dihydrazide), 에틸렌다이아민, 다이에틸렌트라이아민, 트라이에틸렌테트라아민, 테트라에틸렌펜타민, 펜타에틸렌헥사민, 다이프로필렌트라이아민, 헥사메틸렌다이아민, 하이드라진, 아이소포론다이아민, N-(2-아미노에틸)-2-아미노에탄올, 폴리옥시알킬렌아민, 2-아크릴아미도2-메틸프로판-1-설폰산(AMPS)의 염과 에틸렌다이아민의 부가물, (메트)아크릴산의 염과 에틸렌다이아민의 부가물, 1,3-프로판설폰과 에틸렌다이아민의 부가물 또는 이들 폴리아민의 임의의 원하는 조합을 포함한다.
하나 이상의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP는 폴리아크릴레이트, 스타이렌-아크릴레이트 공중합체, 폴리비닐 에스터, 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체, 에틸렌-비닐 알코올 공중합체, 스타이렌-뷰타다이엔 공중합체, 비닐 아세테이트-비닐 네오데카노에이트(VeoVa) 공중합체, 및 폴리우레탄 중합체로 이루어진 군으로부터 선택된다.
하나 이상의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP는 적어도 하나의 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체 및/또는 에틸렌, 비닐 아세테이트, 및 비닐 에스터 단량체의 적어도 하나의 삼원중합체를 포함한다.
적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP로서 사용하기에 특히 적합한 에틸렌-비닐 아세테이트 공중합체는 비닐 아세테이트로부터 유래된 구조 단위의 함량이 공중합체의 중량을 기준으로 40 중량% 이하, 바람직하게는 30 중량% 이하, 더 바람직하게는 20 중량% 이하, 훨씬 더 바람직하게는 15 중량% 이하이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 발포 무기 재료는 적어도 하나의 계면활성제 S를 더 포함한다. 용어 "계면활성제"는 본 명세서에서 보통 소수성 및 친수성 기를 둘 다 함유하는 유기 화합물인 표면 장력 저하 물질을 지칭한다.
계면활성제는 발포 무기 재료의 제조 동안 발포체 구조를 안정화시키는 데 사용될 수 있다.
계면활성제는 전문가에게 잘 알려져 있으며, 예를 들어 문헌["Surfactants and Polymers in aqueous solutions", Wiley-VCH, K. Holmberg et al, 2nd Edition, 2007]에 요약되어 있다. 적합한 계면활성제는 적어도 비이온성 계면활성제, 양이온성 계면활성제, 음이온성 계면활성제 및 양쪽성(amphoteric) 계면활성제를 포함한다. 양쪽성(양성이온성(zwitterionic)) 계면활성제는 동일한 분자에 부착된 양이온성 중심과 음이온성 중심을 둘 다 갖는다.
비이온성 계면활성제는 시멘트 상에 의해 흡수되는 경향이 낮기 때문에, 비이온성 계면활성제를 사용하는 것이 특히 유리할 수 있다. 그러나, 또한 양이온성, 음이온성 또는 양쪽성(양성이온성) 계면활성제를 사용하는 것도 가능하다.
본 발명의 맥락에서 적합한 계면활성제는 지질, 예컨대, 콜레이트, 글리코콜레이트, 지방산염, 글리세라이드, 당지질 및 인지질을 포함한다. 이들은 천연 공급원으로부터 유래될 수 있거나 합성으로 생산될 수 있다. 특정 실시형태에서는 비이온성 지질이 바람직하다.
적합한 음이온성 계면활성제는 카복실레이트, 설페이트, 포스페이트 또는 설포네이트 기를 함유하는 화합물, 예컨대, 오가노설페이트, 알킬 에터 카복실레이트, 알킬 설페이트, 알킬 에터 설페이트, 지방 알코올 설페이트, 알킬 설포석시네이트, 알킬페놀 에톡실레이트, 올레핀설포네이트, 알킬 포스페이트, 알킬 에터 포스포네이트, 및 알킬 벤젠 설포네이트를 포함한다.
적합한 비이온성 계면활성제는 특히 지방산 알콕실레이트, 알콕실화 알코올, 특히 지방산 알코올 알콕실레이트 및 글리세롤과 펜타에리스리톨의 알콕실레이트, 알킬페놀 알콕실레이트, 알콕실화 다당류, 알콕실화 중축합물, 지방산 아마이드 알콕실레이트, 에탄올아마이드, 지방산의 에스터, 특히 메탄올, 솔비탄, 글리세롤 또는 펜타에리스리톨의 지방산 에스터, 6 내지 20개 탄소 원자로 이루어진 알킬 라디칼을 갖는 알콕실화 알킬아민, 알킬 글리코사이드, 알킬 글루카마이드, 지방산과 당의 에스터, 폴리실록산뿐만 아니라, 알콕실화 솔비탄, 에틸렌 옥사이드와 프로필렌 옥사이드의 공중합체, 라우릴 에터 설포네이트, 나프탈렌 설포네이트, 소수화된 전분, 소수화된 셀룰로스 또는 실록산계 계면활성제를 포함한다. 이러한 맥락에서 바람직한 알콕실레이트는 특히 에톡실레이트이다.
적합한 양이온성 계면활성제는 특히 암모늄 기 또는 4차 질소 원자를 함유하고 적어도 하나의 장쇄 알킬 라디칼을 갖는다. 적합한 양이온성 계면활성제의 예는 적어도 하나의 알킬 기를 갖는 4차 암모늄 화합물, 테트라알킬암모늄 염과 같은 포스포늄 화합물, N,N-다이알킬이미다졸린 화합물과 같은 이미다졸린, 다이메틸다이스테아릴암모늄 화합물, N-알킬피리딘 화합물, 염화암모늄, 및 아민 N-옥사이드이다. 예를 들어, 양이온성 계면활성제는 테트라데실트라이메틸암모늄 브로마이드(TTAB), 세틸트라이메틸암모늄 브로마이드(CTAB), 및 도데실트라이메틸암모늄 브로마이드(DTAB)로부터 선택될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 계면활성제 S는 적어도 하나의 제미니(Gemini) 계면활성제를 포함하거나 이로 이루어진다.
제미니 계면활성제는 2개의 친수성 헤드 기와 헤드 기에서 또는 그 근처에 스페이서로 분리된 2개의 소수성 테일을 함유한다. 소수성 테일이 둘 다 동일하고 친수성 기가 동일할 때, 제미니 계면활성제는 대칭 구조를 갖는다고 한다. 제미니 계면활성제의 치환기는 용액 내 이러한 화합물의 거동과 잠재적 적용에서 큰 역할을 한다. 특히, 제미니 계면활성제는, 보통 비고리형 형태로 존재하는, 4차 질소 원자를 함유할 수 있다. 그러나, 또한 포화 및 불포화 고리에 질소를 함유하는 제미니 계면활성제도 있다. 스페이서는 강성이거나 가요성일 수 있으며, 소수성 또는 친수성 경향이 있다. 제미니 계면활성제의 특별한 특성은 친수성-친유성 균형(HLB 값)을 최적화함으로써 영향을 받을 수 있다. 이는, 예를 들어, 헤드 기, 테일 또는 스페이서 모두에 균형 잡힌 극성 또는 소수성 기를 도입함으로써 수행될 수 있다. 바람직한 제미니 계면활성제의 예로는 특히 EP 제0 884 298호에 기재된 바와 같은 제미니 계면활성제 또는 알콕실화 아세틸 다이올이 있다.
하나 이상의 추가 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 계면활성제 S는 음이온성 계면활성제 및/또는 비이온성 계면활성제, 바람직하게는 음이온성 계면활성제 및/또는 비이온성 계면활성제의 혼합물을 포함한다.
하나 이상의 추가 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 계면활성제 S는, 바람직하게는 아미노카복실산 및 베타인, 특히 지방산 아미도 알킬 베타인, 특히 코카미도프로필 베타인으로부터 선택되는 양쪽성 계면활성제이다. 베타인은 수소 원자를 보유하지 않는 양으로 하전된 양이온성 작용기, 예컨대, 4차 암모늄 또는 포스포늄 양이온과, 양이온성 부위에 인접하지 않을 수 있는 음으로 하전된 작용기, 예컨대, 카복실레이트 기를 갖는 중성 화합물이다. 따라서 베타인은 특정 유형의 양성이온이다. 이러한 종류의 계면활성제는 전형적으로 발포 무기 재료에 존재하는 추가 성분과 상용성이 매우 높기 때문에 본 발명의 맥락에서 매우 유익한 것으로 밝혀졌다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 케이싱(2)은,
- 2개의 종방향 측벽(4, 4')에 의해 연결된 전면 벽 및 후면 벽(3, 3'),
- 전면 벽, 후면 벽 및 종방향 측벽(3, 3', 4, 4') 사이에 형성된 내부 공간을 제1 및 제2 구획(6, 6')으로 분할하는 중간 벽(5), 및
- 바닥 벽(7)
을 갖는다.
바람직하게는, 중간 벽(5)은 종방향 측벽(4, 4')의 방향에 대해 횡방향으로 연장된다. 이 경우, 도 1 및 2에 나타낸 바와 같이, 제1 구획(6)은 전면 벽, 중간 벽 및 종방향 측벽(3, 5, 4, 4')에 의해 제한되고, 제2 구획(6')은 후면 벽, 중간 벽 및 종방향 측벽(3', 5, 4, 4')에 의해 제한된다.
또한 반드시 바람직한 것은 아니지만, 케이싱(2)은 제1 및/또는 제2 구획(6, 6')의 내부 공간을 추가 하위 구획으로 분할하는 추가 중간 벽을 포함하는 것이 가능하다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 케이싱(2)은 도 3에 나타낸 바와 같이 제1 구획(6)의 내부 공간을 제1 및 제2 하위 구획(6a, 6b)으로 분할하는 추가 중간 벽(5')을 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 후면 벽(3') 및 중간 벽(5)은 실질적으로 동일한 높이를 갖고/갖거나 전면 벽(3)의 높이는 후면 벽(3')의 높이보다 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 25%, 더 바람직하게는 적어도 35% 더 낮다. 표현 "실질적으로 동일한 높이"는 후면 벽과 중간 벽(3', 5)의 높이 차이가 무시할 수 있는, 예컨대, 후면 벽과 중간 벽(3', 5)의 높이의 합의 1.5% 미만, 바람직하게는 1% 미만, 더 바람직하게는 0.5% 미만인 것을 의미하는 것으로 이해된다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 종방향 측벽(4, 4')의 방향으로 측정된 제2 구획(6')의 깊이는 종방향 측벽(4, 4')의 방향으로 측정된 제1 구획(6)의 깊이보다 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 25%, 더 바람직하게는 적어도 35% 더 낮다.
바람직하게는, 녹색벽 요소는 중간 벽(5)으로부터 멀어지는 후면 벽(3')의 외부 표면을 통해 기재의 표면, 특히 건물 요소, 예컨대, 건물의 벽 또는 정면에 부착되도록 배열된다.
기재에 부착되면, 후면 벽(3')의 외부 표면과 기재의 표면은 서로 간접 또는 직접적으로 연결될 수 있다. 표현 "직접적으로 연결된"은 본 발명의 맥락에서 층 사이에 추가 층 또는 기재가 존재하지 않고 층의 대향 표면이 서로 직접 접합되거나 서로 부착된다는 것을 의미하는 것으로 이해된다. 2개 층 사이의 전이 영역에서, 층의 재료는 또한 서로 혼합되어 존재할 수 있다. 대향 표면은 연결 층, 예컨대, 접착제 층을 통해 서로 간접적으로 연결될 수 있다.
후면 벽(3')의 평면과 바닥 벽(7)의 평면 사이 및/또는 중간 벽(5)의 평면과 바닥 벽(7)의 평면 사이 및/또는 전면 벽(3)의 평면과 바닥 벽(7)의 평면 사이 및/또는 종방향 측벽(4, 4')의 평면과 바닥 벽(7)의 평면 사이에 형성된 각은 바람직하게는 85 내지 95℃, 더 바람직하게는 87.5 내지 92.5℃, 훨씬 더 바람직하게는 88.5 내지 91.5℃의 범위이다.
또한 요소가 케이싱(2)의 후면 벽(3')을 통해 기재, 예컨대, 건물의 벽 또는 정면의 수직 표면에 부착될 때 전면 벽, 후면 벽, 중간 벽 및 종방향 측벽(3, 3', 5, 4, 4')은 실질적으로 수직으로 연장되는 것이 바람직하다.
또한, 바닥 벽(7)은 바람직하게는 요소가 케이싱(2)의 후면 벽(3')을 통해 기재, 예컨대, 벽 또는 정면 또는 건물의 수직 표면에 부착될 때 실질적으로 수평으로 연장된다.
케이싱(2) 벽의 두께는 각각의 벽의 길이 및/또는 폭에 걸쳐 일정하거나 일정하지 않을 수 있다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 전면 벽, 후면 벽, 종방향 측면, 중간 벽 및 바닥 벽(3, 3', 4, 4', 5, 7)의 두께는 각각의 벽의 길이 및/또는 폭에 걸쳐 실질적으로 일정하다.
바람직하게는, 벽(3, 3', 4, 4', 5, 7)의 두께는 25 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 15 ㎜ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 10 ㎜ 이하이다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 케이싱(2)의 벽(3, 3', 4, 4', 5, 7)은 두께가 0.1 내지 5 ㎜, 바람직하게는 0.25 내지 3.5 ㎜, 더 바람직하게는 0.35 내지 2.5 ㎜이다. 상기 언급한 범위에 속하는 벽 두께를 갖는 케이싱은 열가소성 재료에 대한 통상적인 가공 기법, 예컨대, 압출, 사출 성형, 및 적층 제조 기법을 사용하여 쉽게 생산될 수 있다.
녹색벽 요소의 바람직한 치수는 적용 요건에 따라 다르다. 요소가 15 내지 300 ㎝, 더 바람직하게는 25 내지 250 ㎝, 훨씬 더 바람직하게는 35 내지 200 ㎝의 범위의 폭 및/또는 길이를 갖는 것이 바람직할 수 있다.
녹색벽 요소의 케이싱은 바람직하게는 중합체성 재료로 구성된다. 본 명세서에서 사용되는 바와 같이, 용어 "중합체성"은 주성분으로 하나 이상의 중합체를 갖는 재료를 지칭한다.
녹색벽 요소의 케이싱에 사용하기에 적합한 중합체는, 예를 들어, 폴리비닐클로라이드, 폴리올레핀, 할로겐화 폴리올레핀, 에틸렌 케톤 에스터, 열가소성 폴리에스터, 폴리아마이드, 및 아크릴로나이트릴 뷰타다이엔 스타이렌, 및 고무를 포함한다.
적합한 폴리올레핀은 에틸렌계 폴리올레핀, 예를 들어 폴리에틸렌, 및 에틸렌 공중합체, 예컨대, 에틸렌과 하나 이상의 α-올레핀의 공중합체, 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체, 및 에틸렌과 아크릴 에스터의 공중합체를 포함한다. 추가로 적합한 폴리올레핀은 프로필렌계 폴리올레핀, 예를 들어 폴리프로필렌 및 프로필렌 공중합체, 예컨대, 프로필렌과 하나 이상의 α-올레핀의 공중합체를 포함한다. 적합한 열가소성 폴리에스터는, 예를 들어, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 및 폴리뷰틸렌 테레프탈레이트를 포함한다.
적합한 고무는 뷰틸 고무, 할로겐화 뷰틸 고무, 에틸렌-프로필렌 다이엔 단량체 고무, 천연 고무, 클로로프렌 고무, 합성 1,4-시스-폴리아이소프렌, 폴리뷰타다이엔, 에틸렌-프로필렌 고무, 스타이렌-뷰타다이엔 공중합체, 아이소프렌-뷰타다이엔 공중합체, 스타이렌-아이소프렌-뷰타다이엔 고무, 메틸 메트아크릴레이트-뷰타다이엔 공중합체, 메틸 메트아크릴레이트-아이소프렌 공중합체, 아크릴로나이트릴-아이소프렌 공중합체, 및 아크릴로나이트릴-뷰타다이엔 공중합체를 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 케이싱의 중합체성 재료는 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌, 에틸렌 α-올레핀 공중합체, 에틸렌 아크릴 에스터 공중합체, 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체, 폴리프로필렌, 및 프로필렌 α-올레핀 공중합체로 이루어진 군으로부터 선택되는 적어도 하나의 중합체 P를 포함한다.
적어도 하나의 중합체 P로서 사용하기에 적합한 폴리에틸렌은, 예를 들어 초저밀도 폴리에틸렌, 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌, 및 초고분자량 폴리에틸렌, 특히 저밀도 폴리에틸렌, 선형 저밀도 폴리에틸렌, 중밀도 폴리에틸렌, 고밀도 폴리에틸렌을 포함한다.
적합한 에틸렌 α-올레핀 공중합체는 에틸렌과 하나 이상의 C3-C20 α-올레핀 단량체, 특히 프로필렌, 1-뷰텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 및 1-헥사도데센 중 하나 이상의 랜덤 및 블록 공중합체를 포함하며, 바람직하게는 공중합체의 중량을 기준으로 적어도 60 중량%, 더 바람직하게는 적어도 65 중량%의 에틸렌-유래 단위를 포함한다.
예를 들어 적합한 에틸렌 랜덤 공중합체는, 예를 들어, Affinity®, 예컨대, Affinity® EG 8100G, Affinity® EG 8200G, Affinity® SL 8110G, Affinity® KC 8852G, Affinity® VP 8770G, 및 Affinity®PF 1140G(모두 Dow Chemical Company 제품임)의 상표명; Exact®, 예컨대, Exact® 3024, Exact® 3027, Exact® 3128, Exact® 3131, Exact® 4049, Exact® 4053, Exact® 5371, 및 Exact®8203(모두 Exxon Mobil 제품임)의 상표명; 및 Queo®(Borealis AG 제품임)의 상표명으로 상업적으로 입수 가능한 에틸렌계 플라스토머뿐만 아니라, 예를 들어 Engage®, 예컨대, Engage® 7256, Engage® 7467, Engage® 7447, Engage® 8003, Engage® 8100, Engage® 8480, Engage® 8540, Engage® 8440, Engage® 8450, Engage® 8452, Engage® 8200, 및 Engage® 8414(모두 Dow Chemical Company 제품임)의 상표명으로 상업적으로 입수 가능한 에틸렌계 폴리올레핀 탄성중합체(POE)를 포함한다.
적합한 에틸렌-α-올레핀 블록 공중합체는, 예를 들어, Infuse®, 예컨대, Infuse®9100, Infuse® 9107, Infuse® 9500, Infuse® 9507, 및 Infuse®9530(모두 Dow Chemical Company 제품임)의 상표명으로 상업적으로 입수 가능한 에틸렌계 올레핀 블록 공중합체(OBC)를 포함한다.
적어도 하나의 중합체 P로서 사용하기에 적합한 에틸렌과 비닐 아세테이트의 공중합체는 비닐 아세테이트로부터 유래된 구조 단위의 함량이 공중합체의 중량을 기준으로 4 내지 95 중량%, 바람직하게는 6 내지 90 중량%, 더 바람직하게는 8 내지 90 중량% 범위인 것을 포함한다. 적합한 에틸렌-비닐 아세테이트 이원중합체 및 삼원중합체, 예컨대, 에틸렌 비닐 아세테이트 일산화탄소 삼원중합체는, 예를 들어, Escorene®(Exxon Mobil 제품임)의 상표명, Primeva®(Repsol Quimica S.A. 제품임)의 상표명, Evatane®(Arkema Functional Polyolefins의 제품임)의 상표명, Greenflex®(Eni versalis S.p.A. 제품임)의 상표명, 및 Levapren®(Arlanxeo GmbH 제품임)의 상표명, 및 Elvaloy®(Dupont 제품임)의 상표명으로 상업적으로 입수 가능하다.
적어도 하나의 중합체 P로서 사용하기에 적합한 폴리프로필렌은, 예를 들어 아이소택틱(isotactic) 폴리프로필렌(iPP), 신디오택틱(syndiotactic) 폴리프로필렌(sPP), 및 동종중합체 폴리프로필렌(hPP)을 포함한다.
적합한 프로필렌 공중합체는 프로필렌-에틸렌 랜덤 및 블록 공중합체 및 프로필렌과 하나 이상의 C4-C20 α-올레핀 단량체, 특히 1-뷰텐, 1-펜텐, 1-헥센, 1-헵텐, 1-옥텐, 1-데센, 1-도데센, 및 1-헥사도데센 중 하나 이상의 랜덤 및 블록 공중합체를 포함하며, 바람직하게는 공중합체의 중량을 기준으로 적어도 60 중량%, 더 바람직하게는 적어도 65 중량%의 프로필렌-유래 단위를 포함한다.
적합한 프로필렌 랜덤 및 블록 공중합체는, 예를 들어, Intune®, 및 Versify(Dow Chemical Company 제품임)의 상표명 및 Vistamaxx®(Exxon Mobil 제품임)의 상표명으로 상업적으로 입수 가능하다.
적어도 하나의 중합체 P로서 사용하기에 추가로 적합한 프로필렌 공중합체는 헤테로상(heterophasic) 프로필렌 공중합체를 포함한다. 이는 고결정성 기본 폴리올레핀 및 저결정성 또는 비정질 폴리올레핀 개질제를 포함하는 헤테로상 중합체 시스템이다. 헤테로상 형태는 주로 기본 폴리올레핀으로 구성된 매트릭스 상과 주로 폴리올레핀 개질제로 구성된 분산 상으로 이루어진다. 적합한 상업적으로 입수 가능한 헤테로상 프로필렌 공중합체는, 전형적으로 연속 중합 공정으로 생산되는, "인시츄(in-situ) TPO" 또는 "반응기 TPO" 또는 "충격 공중합체(ICP)"로도 알려진 기본 폴리올레핀과 폴리올레핀 개질제의 반응기 블렌드를 포함하며, 여기서 매트릭스 상의 성분은 제1 반응기에서 생산되어 제2 반응기로 옮겨지고, 제2 반응기에서 분산상의 성분이 생산되어 매트릭스 상에서 도메인으로 통합된다. 기본 중합체로서 폴리프로필렌 동종중합체를 포함하는 헤테로상 프로필렌 공중합체는 종종 "헤테로상 프로필렌 공중합체(HECO)"로 지칭되는 반면, 기본 중합체로서 폴리프로필렌 랜덤 공중합체를 포함하는 헤테로상 프로필렌 공중합체는 종종 "헤테로상 프로필렌 랜덤 공중합체(RAHECO)"로 지칭된다. 용어 "헤테로상 프로필렌 공중합체"는 본 개시내용에서 헤테로상 프로필렌 공중합체의 HECO 및 RAHECO 유형을 둘 다 포함한다.
폴리올레핀 개질제의 양에 따라, 상업적으로 입수 가능한 헤테로상 프로필렌 공중합체는 전형적으로 "충격 공중합체"(ICP) 또는 "반응기-TPO" 또는 "연성-TPO"로 특징지어진다. 이러한 유형의 헤테로상 프로필렌 공중합체 간의 주요 차이는 폴리올레핀 개질제의 양이 전형적으로 반응기-TPO 및 연성-TPO에서보다 ICP에서, 예컨대, 40 중량% 이하, 특히 35 중량% 이하로 더 낮다는 것이다. 결과적으로, 전형적인 ICP는 반응기-TPO 및 연성-TPO와 비교하여 ISO 16152 2005 표준에 따라 결정된 자일렌 저온 가용물(xylene cold soluble; XCS) 함량이 더 낮을 뿐만 아니라, ISO 178:2010 표준에 따라 결정된 굴곡 탄성률이 더 높은 경향이 있다.
적합한 헤테로상 프로필렌 공중합체는 LyondellBasell의 Catalloy 공정 기술로 생산된 반응기 TPO 및 연성 TPO를 포함하며, 이는 Adflex®, Adsyl®, Clyrell®, Hiflex®, Softell®, 및 Hifax®, 예컨대, Hifax® CA 10A, Hifax® CA 12A, Hifax® CA 60 A 및 Hifax CA 212 A의 상표명으로 상업적으로 입수 가능하다. 추가로 적합한 헤테로상 프로필렌 공중합체는 Borsoft®(Borealis Polymers 제품임), 예컨대, Borsoft® SD233 CF의 상표명으로 상업적으로 입수 가능하다.
발포 무기 재료가 사용되는 경우, 일반적으로 케이싱의 내부 표면, 특히 발포 재료를 수용하는 제2 구획의 내부 표면이 발포 무기 재료와 결합을 형성하도록 작용하는 것이 바람직하다.
일부 중합체성 재료는 본질적으로 광물 결합제 조성물과 결합을 형성하도록 작용하는 반면, 다른 재료는 재료의 표면이 반응성 또는 비-반응성 프라이머를 사용하거나 플레임("화염"), 옥소플루오린화, 플라즈마, 코로나, 또는 유사한 기법을 이용하여 하나 이상의 전처리 단계를 거치는 것을 필요로 할 수 있다. 케이싱의 내부 표면에 대한 발포 무기 재료의 접착은 접착제 조성물 또는 다공성 재료, 예를 들어 부직포 또는 직물을 기반으로 하는 것과 같은 접촉 층을 사용함으로써 개선될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 케이싱의 중합체성 재료는
A) 적어도 35 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%, 더 바람직하게는 적어도 55 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 60 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 65 중량%의 적어도 하나의 중합체 P,
B) 1.5 내지 65 중량%, 바람직하게는 2.5 내지 50 중량%, 더 바람직하게는 5 내지 45 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 10 내지 40 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 15 내지 35 중량%의 적어도 하나의 무기 충전제 F
를 포함하며, 모든 비율은 중합체성 재료의 총 중량을 기준으로 한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 중합체 P는 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 P1을 포함한다. 바람직하게는 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 P1은 비닐 아세테이트로부터 유래된 구조 단위의 함량이 공중합체의 중량을 기준으로 적어도 5 중량%, 더 바람직하게는 적어도 15 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 25 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 35 중량%, 가장 바람직하게는 적어도 45 중량%이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 P1은 비닐 아세테이트로부터 유래된 구조 단위의 함량이 공중합체의 중량을 기준으로 5 내지 95 중량%, 바람직하게는 15 내지 90 중량%, 더 바람직하게는 25 내지 90 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 35 내지 90 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 45 내지 90 중량%이다.
하나 이상의 바람직한 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 P1은 비닐 아세테이트로부터 유래된 구조 단위의 함량이 공중합체의 중량을 기준으로 35 내지 95 중량%, 바람직하게는 45 내지 95 중량%, 더 바람직하게는 55 내지 90 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 65 내지 90 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 70 내지 90 중량%이다.
상기 언급한 범위의 비닐 아세테이트로부터 유래된 구조 단위의 함량을 갖는 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체는 특히 발포 무기 재료와의 결합을 형성하는 케이싱의 능력을 개선시키는 것으로 밝혀졌기 때문에 케이싱의 중합체성 재료에 사용하기에 특히 적합하다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 에틸렌 비닐 아세테이트 공중합체 P1은 적어도 하나의 중합체 P의 총 중량의 적어도 15 중량%, 바람직하게는 적어도 25 중량%, 더 바람직하게는 적어도 35 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 50 중량%를 구성한다.
적어도 하나의 무기 충전제 F로서 사용하기에 적합한 화합물은 불활성 광물 충전제 및 광물 결합제를 포함한다.
용어 "불활성 광물 충전제"는 본 명세서에서 물에 실질적으로 불용성이며 광물 결합제와 달리 물의 존재 하에 수화 반응을 거치지 않는 광물 충전제를 지칭한다. 적합한 불활성 광물 충전제는, 예를 들어, 모래, 화강암, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 점토, 팽창 점토, 규조토, 부석, 운모, 고령토, 백운석, 조노틀라이트, 펄라이트, 질석, 규회석, 중정석, 클리스토발라이트, 실리카, 흄드 실리카, 유리 비드, 중공 유리 구체, 세라믹 구체, 보크사이트, 분쇄 콘크리트, 및 제올라이트를 포함한다.
적어도 하나의 무기 충전제 F로서 사용하기에 적합한 광물 결합제는 수경성 결합제, 예컨대, 시멘트 및 수경성 석회, 황산칼슘 반수화물, 무수석고, 공기 경화성 결합제, 예컨대, 비-수화 석회, 및 잠재 수경성 및/또는 포졸란 결합제 재료를 포함한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 무기 충전제 F는 적어도 하나의 불활성 광물 충전제 및/또는 적어도 하나의 광물 결합제를 포함하거나 이로 구성되며, 여기서 적어도 하나의 불활성 광물 충전제는 바람직하게는 모래, 화강암, 탄산칼슘, 탄산마그네슘, 점토, 팽창 점토, 규조토, 부석, 운모, 고령토, 백운석, 조노틀라이트, 펄라이트, 질석, 규회석, 중정석, 클리스토발라이트, 실리카, 흄드 실리카, 유리 비드, 중공 유리 구체, 세라믹 구체, 보크사이트, 분쇄 콘크리트, 및 제올라이트로 이루어진 군으로부터 선택되고, 적어도 하나의 광물 결합제는 바람직하게는 포틀랜드 시멘트, 칼슘 알루미네이트 시멘트, 칼슘 설포알루미네이트 시멘트, 수경성 석회, 황산칼슘 반수화물, 무수석고, 비-수화 석회, 잠재 수경성 결합제 재료, 및 포졸란 결합제 재료로 이루어진 군으로부터 선택된다.
적어도 하나의 무기 충전제 F는 바람직하게는 미분 입자의 형태로 열가소성 재료에 존재하며, 바람직하게는 중간 입자 d50 크기가 500 ㎛ 이하, 더 바람직하게는 250 ㎛ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 100 ㎛ 이하이다. 용어 "입자 크기"는 입자의 면적과 동등한 구체 직경을 지칭한다.
용어 중앙 입자 크기 d50은 부피 기준으로 모든 입자의 50%가 d50 값보다 더 작은 입자 크기를 지칭한다. 입자 크기 분포는 ASTM C136/C136M -14 표준("Standard Test Method for Sieve Analysis of Fine and Coarse Aggregates)에 기재된 바와 같은 방법에 따라 체 분석으로 결정될 수 있다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 무기 충전제 F는 중앙 입자 d50 크기가 0.1 내지 100 ㎛, 바람직하게는 0.1 내지 50 ㎛, 더 바람직하게는 0.1 내지 25 ㎛, 훨씬 더 바람직하게는 0.1 내지 10 ㎛, 훨씬 더 바람직하게는 0.1 내지 5 ㎛이다.
적어도 하나의 광물 결합제 B, 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP, 적어도 하나의 계면활성제 S, 적어도 하나의 중합체 P, 및 적어도 하나의 무기 충전제 F에 대해 상기 주어진 선호 사항은 달리 언급되지 않는 한 본 발명의 다른 모든 주제에 동일하게 적용된다.
본 발명의 또 다른 주제는 본 발명의 녹색벽 요소(1)를 생산하는 방법이며, 이 방법은
I) 상기 정의된 바와 같은 제1 및 제2 구획(6, 6')을 갖는 케이싱(2)을 제공하는 단계,
II) 발포 조성물을 제공하는 단계,
III) 케이싱(2)의 제2 구획(6')을 발포 조성물로 적어도 부분적으로 충전하는 단계, 및
IV) 발포 조성물을 경화시키는 단계
를 포함한다.
바람직하게는, 발포 조성물은 밀도가 500 kg/m3(g/l) 이하, 바람직하게는 300 kg/m3(g/l) 이하, 더 바람직하게는 250 kg/m3(g/l) 이하, 훨씬 더 바람직하게는 200 kg/m3(g/l) 이하, 예컨대, 15 내지 250 kg/m3(g/l), 바람직하게는 25 내지 150 kg/m3(g/l)이다.
발포 조성물을 제공하는 방법의 단계 II)는 케이싱의 제2 구획을 발포 조성물로 충전하는 단계 III) 전에 또는 단계 III)과 동시에 수행될 수 있다. 하나 이상의 실시형태에 따르면, 단계 II)는 단계 III) 전에 수행된다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 발포 조성물은 바람직하게는 폴리스타이렌, 폴리우레탄, 폴리아이소시아누레이트, 및 폴리올레핀 발포 조성물, 및 팽창 고무 조성물로 이루어진 군으로부터, 더 바람직하게는 폴리스타이렌, 폴리우레탄, 폴리아이소시아누레이트, 및 폴리올레핀 발포 조성물로 이루어진 군으로부터 선택되는, 발포 합성 유기 조성물이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 발포 조성물은
a) 적어도 하나의 광물 결합제 B,
b) 선택적으로 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP,
c) 선택적으로 적어도 하나의 계면활성제 S, 및
d) 물
을 포함하는 발포 무기 조성물이다.
바람직하게는, 적어도 하나의 광물 결합제 B는 발포 무기 조성물의 총 중량의 적어도 35 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%, 더 바람직하게는 적어도 65 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 적어도 75 중량%를 구성한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 발포 무기 조성물에서 적어도 하나의 광물 결합제 B의 양 대 적어도 하나의 합성 중합체 SP의 양의 중량비는 100:0 내지 70:30, 바람직하게는 100:0 내지 80:20이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 합성 중합체 SP의 비율은 발포 무기 조성물 중 적어도 하나의 광물 결합제 B의 중량에 대해 1 내지 25 중량%, 바람직하게는 5 내지 15 중량%, 더 바람직하게는 8 내지 12 중량%이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 단계 II)는
- 적어도 하나의 광물 결합제 B 및 선택적으로 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP를 포함하는 수성 폼 및 수성 슬러리를 별도로 제공하는 것 및
- 수성 폼을 수성 슬러리와 혼합하여 발포 무기 조성물을 수득하는 것
을 포함한다.
적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP가 사용되는 경우, 바람직하게는 분산된 중합체로서 수성 슬러리에 존재한다.
수성 슬러리가 수성 중합체 분산물의 형태 및/또는 재분산성 중합체 분말의 형태로 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP를 제공하고, 임의의 통상적인 혼합 기법을 사용하여 수성 중합체 분산물 및/또는 재분산성 중합체 분말을 적어도 하나의 광물 결합제 B, 선택적으로 추가적인 양의 물과 혼합함으로써 수득될 수 있다.
적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP의 수성 중합체 분산물은, 예를 들어 당업자에게 모두 알려진 물질, 용액, 현탁액 또는 에멀션 중합 기법을 사용하는 자유 라디칼 중합에 의해, 또는 재분산성 중합체 분말(들)을 물과 혼합함으로써 제조될 수 있다. 2가지 이상의 상이한 합성 유기 중합체 SP를 포함하는 수성 중합체 분산물은 상업적으로 입수 가능한 수성 중합체 분산물 및/또는 재분산성 중합체의 혼합물을 사용함으로써 쉽게 제조될 수 있다.
적합한 수성 중합체 분산물은, 예를 들어,
Synthomer (UK) limited로부터 Lipaton®, 예컨대, Lipaton® SB 2540, Lipaton® SB 3040, 및 Lipaton® SB 2740(스타이렌 뷰타다이엔 공중합체)의 상표명 및 Plextol®, 예컨대, Plextol E 303 및 Plextol X 4002(순수 아크릴)의 상표명으로;
Celanese로부터 Mowilith®, 예컨대, Mowilith® LDM 7978(아크릴) 및 Mowilith® LDM 7651(스타이렌 아크릴)의 상표명으로;
BASF로부터 Acronal®, 예컨대, Acronal® V 278(아크릴레이트), Acronal® V 212(아크릴레이트), Acronal® 81 D(아크릴레이트), Acronal® 4 F(아크릴레이트), Acronal® DS 5017(순수 아크릴레이트), 및 Acronal® A 107(순수 아크릴레이트)의 상표명으로;
Airproducts로부터 Airflex®, 예컨대, Airflex® EF811(비닐 아크릴 공중합체)의 상표명으로;
Arkema로부터 Encor®, 예컨대, Encor® flex 187(아크릴), Encor® 123(스타이렌 아크릴), Encor® flex 192(스타이렌 아크릴) 및 Encor® 9176(스타이렌 아크릴)의 상표명으로;
Wacker Chemie로부터 Vinnapas®, 예컨대, Vinnapas® EAF 60 및 Vinnapas® EAF 67(비닐 아세테이트/에틸렌/아크릴레이트 중합체)의 상표명으로; 그리고
Dow Chemicals로부터 Primal®, 예컨대, Primal® CA-162 및 Primal® CA-172(아크릴)의 상표명으로 상업적으로 입수 가능하다.
수성 슬러리를 수득하기 위해 재분산성 중합체 분말의 형태로 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP를 사용하는 것이 바람직할 수 있다. 재분산성 중합체 분말은 일반적으로 수성 중합체 분산물로부터 분무건조 기법에 의해 생산된다. 재분산성 중합체 분말은 콜로이드 안정화제 및 블로킹 방지제(antiblocking agent)로부터 선택되는 하나 이상의 화합물을 더 포함할 수 있다. 재분산성 중합체 분말의 예 및 이의 생산 방법은, 예를 들어 특허 출원 US 제2005/0014881호 A1에 개시되어 있다.
적합한 재분산성 중합체 분말은, 예를 들어,
Wacker Chemie로부터 Vinnapas®예컨대, Vinnapas®2000 시리즈, Vinnapas®3000 시리즈, Vinnapas®4000 시리즈, Vinnapas®5000 시리즈, Vinnapas®7000 시리즈 및 Vinnapas®8000 시리즈의 상표명으로; 그리고
Synthomer로부터 Axilat®예컨대, Axilat®HP 8000 시리즈, Axilat®UP 시리즈, Axilat®PSB 150(스타이렌 뷰타다이엔 공중합체), 및 Axilat®PAV 시리즈(비닐 아세테이트 비닐 버사테이트(versatate) 공중합체)의 상표명으로 상업적으로 입수 가능하다.
수성 발포체는 액체 벽으로 봉입된 기체 거품을 포함하거나 이로 이루어진다. 거품 기체는 임의의 유형의 기체, 예컨대, 공기, 질소, 이산화탄소, 불활성 기체(noble gas), 또는 이들의 혼합물, 바람직하게는 공기일 수 있다.
수성 폼은 바람직하게는 기체, 특히 공기, 질소 및/또는 이산화탄소 및/또는 불활성 기체의 존재 하에 수성 혼합물의 기계적 발포에 의해 제조된다. 기계적 발포는 임의의 기체 생성 화학 반응을 수행하지 않고 기체를 물과 혼합하여 기체 거품을 수성 폼의 물에 도입하는 방법을 지칭한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 발포는 화학적으로 작용하는 기공 형성제 및/또는 화학적으로 작용하는 발포제의 부재 하에 수행된다. 화학적으로 작용하는 기공 형성제 및/또는 화학적으로 작용하는 발포제의 부재 하란 화학적으로 작용하는 기공 형성제 및/또는 화학적으로 작용하는 발포제의 비율이 수성 폼의 물 중량에 대해 0.1 중량% 미만, 특히 0.01 중량% 미만, 특히 0.001 중량% 미만임을 의미한다. 가장 바람직하게는, 화학적으로 작용하는 기공 형성제 및/또는 화학적으로 작용하는 발포제는 존재하지 않는다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 수성 폼은 수성 혼합물을 기체, 바람직하게는 공기로 기계적으로 발포시킴으로써 수득된다.
바람직하게는, 수성 폼은 적어도 하나의 계면활성제 S, 바람직하게는 음이온성 계면활성제, 및/또는 비이온성 계면활성제를 포함한다. 계면활성제는 수성 폼의 폼 구조를 안정화시키는 데 도움이 된다. 적합한 계면활성제의 유형은 이미 상기에서 논의되었다. 적어도 하나의 계면활성제 S는 발포 전에 수성 혼합물에 제공되는 것이 더 바람직할 수 있다.
적어도 하나의 계면활성제 S는 바람직하게는 수성 폼의 총 중량의 0.001 내지 10 중량%, 더 바람직하게는 1 내지 4 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 2 내지 3 중량%를 구성한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 수성 슬러리는 고체 충전제 SF를 더 포함한다. 적어도 하나의 고체 충전제 SF로서 사용하기에 적합한 화합물은 물의 존재 하에 수화 반응을 거치지 않고 물에 실질적으로 불용성인 무기, 유기, 및 합성 유기 재료를 포함한다. 특히, 적어도 하나의 고체 충전제 SF는 발포 무기 조성물의 다른 성분과 화학적으로 및/또는 물리적으로 상이하다.
바람직하게는, 적어도 하나의 고체 충전제 SF는 수용해도가 20℃의 온도에서 0.1 g/100 g 물 미만, 더 바람직하게는 0.05 g/100 g 물 미만, 훨씬 더 바람직하게는 0.01 g/100 g 물 미만이다. 물에서 화합물의 용해도는 포화 농도로 측정될 수 있으며, 포화 농도에서는 더 많은 화합물을 첨가해도 용액의 농도가 증가하지 않고, 즉 과량의 물질이 침전되기 시작한다. 물에서 화합물의 수용해도에 대한 측정은 OECD 테스트 가이드라인 105(1995년 7월 27일에 채택됨)에 정의된 바와 같은 표준 "진탕 플라스크" 방법을 사용하여 수행될 수 있다.
적어도 하나의 고체 충전제 SF의 입자 크기는 특별히 제한되지 않으며 서브미크론 크기의 입자, 마이크로미터 크기의 입자, 밀리미터 크기의 입자부터 최대 센티미터 크기의 입자까지 모두 적합하다.
바람직하게는, 적어도 하나의 고체 충전제 SF는 최대 입자 크기가 20 ㎜ 이하, 더 바람직하게는 5 ㎜ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 2.5 ㎜ 이하, 훨씬 더 바람직하게는 1.5 ㎜ 이하이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 고체 충전제 SF는 모래, 석회암, 인공석, 석영 분말, 석영 모래, 중정석, 활석, 백운석, 규회석, 운모, 펄라이트, 부석, 질석, 노르라이트(norlite), 플라이애시, 마이크로 실리카, 고령토, 메타카올린, 실리카 흄, 흄드 실리카, 고로 슬래그, 발포 고로 슬래그(foamed blast furnace slag), 화산 슬래그, 팽창 점토, 팽창 혈암, 팽창 슬레이트, 발포 유리, 포졸란, 규조류, 세라믹 입자, 세라믹 구체, 및 다공성 실리카로 이루어진 군으로부터 선택된다.
바람직하게는, 적어도 하나의 고체 충전제 SF의 비율은 수성 슬러리 중 적어도 하나의 광물 결합제 B의 총 중량에 대해 0.001 내지 25 중량%, 더 바람직하게는 0.001 내지 10 중량%, 훨씬 더 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 수성 슬러리는 적어도 하나의 가소화제 PL을 더 포함한다. 적합한 가소화제는 증기압이 낮은, 바람직하게는 1 bar의 압력에서 측정 시 끓는점이 200℃를 초과하는 액체 불활성 유기 물질이다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 적어도 하나의 가소화제 PL은 리그노설포네이트, 글루코네이트, 나프탈렌설포네이트, 멜라민 설포네이트, 비닐 공중합체, 폴리카복실레이트 에터, 아디프산 및 세바스산 가소화제, 인산 가소화제, 시트르산 가소화제, 지방산 에스터 및 에폭시화 지방산 에스터, 벤조에이트, 프탈레이트, 및 1,2-다이카복시 사이클로헥산의 에스터로 이루어진 군으로부터 선택된다. 폴리카복실레이트 에터가 바람직한 가소화제로서 언급된다. 특히, 적어도 하나의 가소화제 PL은 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP와 화학적으로 상이하다.
적어도 하나의 가소화제 PL, 특히 폴리카복실레이트 에터의 비율은 수성 슬러리 중 적어도 하나의 광물 결합제 B의 총 중량에 대해 바람직하게는 0.001 내지 5 중량%, 더 바람직하게는 0.01 내지 1 중량%이다.
또한, 다른 첨가제가 수성 폼 및/또는 수성 슬러리에 첨가될 수 있다.
이러한 첨가제는 증점제, 점성화제, 촉진제, 경화 지연제, 유색 안료, 중공 유리 비드, 필름 형성제, 소수성 작용제 또는 또는 오염 제거제, 예를 들어 제올라이트 또는 이산화티타늄, 라텍스, 유기 또는 광물 섬유, 광물 첨가제 또는 이들의 혼합물일 수 있다.
바람직하게는, 첨가제는 어떠한 소포제도 포함하지 않는다.
용어 "증점제"는 일반적으로 이질적인 물리적 상을 평형 상태로 유지하거나 이러한 평형을 촉진하는 것을 가능하게 하는 임의의 화합물로 이해되어야 한다. 적합한 증점제는 바람직하게는 검, 셀룰로스 또는 이의 유도체, 예를 들어 셀룰로스 에터 또는 카복시 메틸 셀룰로스, 전분 또는 이의 유도체, 젤라틴, 한천, 카라기난 및/또는 벤토나이트 점토이다.
수경성 결합제용 촉진제는 잘 알려져 있으며, 임의의 응고 및 경화 촉진제가 본 발명에 사용될 수 있다. 예를 들어, 촉진제는 수산화알루미늄, 황산알루미늄, 카복실산, 금속 산화물, 금속 수산화물, 무기산, 알칼리 수산화물, 알칼리 금속 규산염 질산염, 및/또는 아질산염으로부터 선택될 수 있다.
특히 유리한 촉진제는 알루미늄-함유 촉진제, 예컨대, 황산알루미늄을 포함한다.
바람직하게는, 촉진제, 특히 알루미늄 화합물은 수성 슬러리 중 적어도 하나의 광물 결합제 B의 총 중량에 대해 0.15 내지 5 중량%, 바람직하게는 0.25 내지 3 중량%, 특히 0.5 내지 2.5 중량%의 양으로 사용될 수 있다.
광물 결합제 B의 수성 폼 및 수성 슬러리는 바람직하게는 과압 조건 하에서 서로 혼합된다. 환경 기압에 대해 1 내지 15 bar, 특히 2 내지 5 bar의 과압이 바람직하다. 이는 발포 광물 결합제 조성물의 밀도를 넓은 범위에서 쉽게 조절할 수 있게 한다.
가장 바람직하게는, 혼합은 정적 혼합기를 사용하여 수행되며, 이에 의해 바람직하게는 광물 결합제 B의 수성 폼 및 수성 슬러리가 정적 혼합기를 통해 가압 공기에 의해 구동된다. 바람직하게는, 가압 공기는 압력이 환경 기압보다 1 내지 15 bar, 특히 6 내지 10 bar 높다. 이로써, 안정적인 발포 광물 결합제 조성물은 신뢰할 수 있는 방식으로 수득 가능하다. 수성 폼은 배치식 또는 연속적으로 슬러리와 혼합될 수 있다.
수성 슬러리에서 물 대 적어도 하나의 광물 결합제 B의 중량은 바람직하게는 0.2 내지 0.7, 더 바람직하게는 0.25 내지 0.5, 훨씬 더 바람직하게는 0.3 내지 0.4이다.
본 발명의 또 다른 주제는 기재(8) 및 기재의 표면에 부착된 본 발명에 따른 하나 이상의 모듈식 녹색벽 요소(1)를 포함하는 녹색벽이다.
각각의 녹색벽 요소는 바람직하게는 후면 벽(3')의 외부 표면을 통해 기재의 표면에 부착된다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 인접한 녹색벽 요소는 대향하는 종방향 측벽(4, 4')의 외부 표면을 통해 서로 부착된다.
기재(8)는 바람직하게는 건물 요소, 특히 건물의 벽 또는 정면이다.
녹색벽 요소는, 예를 들어, 요소가 도 4에 나타낸 바와 같이 행으로 정렬되거나, 요소가 행 사이에서 단차(offset)가 있도록, 기재(8)의 표면 상에 임의의 임의의 패턴으로 배열될 수 있다.
본 발명의 또 다른 주제는 녹색벽을 제공하는 방법이며, 이 방법은,
I. 본 발명에 따른 하나 이상의 모듈식 녹색벽 요소를 제공하는 단계,
II. 각각의 요소(1)가 후면 벽(3')의 외부 표면을 통해 기재의 표면에 직접 또는 간접적으로 연결되도록 기재(8)의 표면에 요소(들)를 부착하는 단계, 및
III. 선택적으로 대향하는 종방향 측벽(4, 4')의 외부 표면을 통해 인접한 요소를 서로 부착하는 단계
를 포함한다.
기재(8)는 바람직하게는 건물 요소, 특히 건물의 벽 또는 정면이다.
녹색벽 요소는 임의의 통상적인 수단을 사용하여, 예컨대, 기계적 고정 또는 접착제 또는 열 접합 수단을 사용함으로써 기재의 표면에 그리고/또는 서로 부착될 수 있다.
녹색벽 요소를 기재의 표면에 그리고/또는 서로 부착하는 적합한 기계적 고정 수단은 금속 막대, 나사, 못, 클레비스 볼트, 철망 요소 및 고정 브래킷을 포함한다.
녹색벽 요소를 기재의 표면에 그리고/또는 서로 부착하기에 적합한 접착제는, 예를 들어, 1-성분 및 다중-성분 반응성 및 비-반응성 폴리우레탄, 아크릴, 및 에폭사이드 접착제를 포함한다. 적합한 접착제는 감압성 접착제, 접촉 접착제 및 구조 접착제를 포함한다.
용어 "열 접합 수단"은 열 에너지를 적용하여 적어도 하나의 기재의 조성물을 적어도 부분적으로 용융시킨 후, 바람직하게는 압력의 영향 하에 기재의 대향 표면을 서로 접촉시키고, 기재를 냉각시켜 접착제를 사용하지 않고도 층 사이에 결합의 형성을 초래하는 공정을 지칭한다.
하나 이상의 실시형태에 따르면, 각각의 요소의 후면 벽(3')의 외부 표면의 적어도 50%, 바람직하게는 적어도 75%, 더 바람직하게는 적어도 85%가 기재(8)의 표면에 직접 또는 간접적으로 연결된다. 또한 각각의 요소의 후면 벽(3')은 실질적으로 전체 외부 표면에 걸쳐 기재(8)의 표면에 직접 또는 간접적으로 연결되는 것이 바람직할 수 있다. 표현 "실질적으로 전체 표면"은 각각의 표면의 적어도 95%, 바람직하게는 적어도 97.5%, 더 바람직하게는 적어도 99%를 의미하는 것으로 이해된다.

Claims (19)

  1. 모듈식 녹색벽 요소(modular green wall element)(1)로서,
    제1 및 제2 구획(6, 6')을 갖는 케이싱(2)을 포함하되, 상기 제1 구획(6)은 식물용 성장 재료를 수용하도록 배열되고, 상기 제2 구획(6')은 발포 재료로 적어도 부분적으로 충전되는, 모듈식 녹색벽 요소.
  2. 제1항에 있어서, 상기 발포 재료는 밀도가 500 kg/m3(g/l) 이하, 바람직하게는 300 kg/m3(g/l) 이하인, 모듈식 녹색벽 요소.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 발포 재료는 발포 합성 유기 또는 무기 재료인, 모듈식 녹색벽 요소.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포 재료는,
    a) 적어도 하나의 광물 결합제 B 및
    b) 선택적으로 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP
    를 포함하는 발포 무기 재료인, 모듈식 녹색벽 요소.
  5. 제4항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광물 결합제 B는 발포 무기 재료의 총 중량의 적어도 35 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%를 포함하는, 모듈식 녹색벽 요소.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광물 결합제 B는 포틀랜드 시멘트, 칼슘 알루미네이트 시멘트, 칼슘 설포알루미네이트 시멘트, 잠재 수경성 결합제 재료, 포졸란 결합제 재료, 황산칼슘, 및 소석회로 이루어진 군으로부터 선택되는, 모듈식 녹색벽 요소.
  7. 제4항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 발포 무기 재료에서 적어도 하나의 광물 결합제 B의 양 대 적어도 하나의 합성 중합체 SP의 양의 중량비는 100:0 내지 70:30, 바람직하게는 100:0 내지 80:20인, 모듈식 녹색벽 요소.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱(2)은,
    - 2개의 종방향 측벽(4, 4')에 의해 연결된 전면 벽 및 후면 벽(3, 3'),
    - 상기 전면 벽, 후면 벽 및 종방향 측벽(3, 3', 4, 4') 사이에 형성된 내부 공간을 제1 및 제2 구획(6, 6')으로 분할하는 중간 벽(5), 및
    - 바닥 벽(7)
    을 갖는, 모듈식 녹색벽 요소.
  9. 제8항에 있어서, 상기 중간 벽(5)은 상기 종방향 측벽(4, 4')의 방향에 대해 횡방향으로 연장되는, 모듈식 녹색벽 요소.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 종방향 측벽(4, 4')의 방향으로 측정된 상기 제2 구획(6')의 깊이는 상기 종방향 측벽(4, 4')의 방향으로 측정된 상기 제1 구획(6)의 깊이보다 적어도 10%, 바람직하게는 적어도 25% 더 낮은, 모듈식 녹색벽 요소.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 요소는 상기 중간 벽(5)으로부터 멀어지는 상기 후면 벽(3')의 외부 표면을 통해 기재의 표면에 부착되도록 배열되는, 모듈식 녹색벽 요소.
  12. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 케이싱(2)은 중합체성 재료로 구성되는, 모듈식 녹색벽 요소.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 모듈식 녹색벽 요소(1)를 생산하는 방법으로서,
    I) 제1 및 제2 구획(6, 6')을 갖는 케이싱(2)을 제공하는 단계,
    II) 발포 조성물을 제공하는 단계,
    III) 상기 제2 구획(6')을 발포 조성물로 적어도 부분적으로 충전하는 단계, 및
    IV) 상기 발포 조성물을 경화시키는 단계
    를 포함하는, 모듈식 녹색벽 요소를 생산하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 상기 발포 조성물은 밀도가 500 kg/m3(g/l) 이하, 바람직하게는 300 kg/m3(g/l) 이하인, 모듈식 녹색벽 요소를 생산하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 상기 발포 조성물은
    a) 적어도 하나의 광물 결합제 B,
    b) 선택적으로 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP,
    c) 선택적으로 적어도 하나의 계면활성제 S, 및
    d) 물
    을 포함하는 발포 무기 조성물인, 모듈식 녹색벽 요소를 생산하는 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 적어도 하나의 광물 결합제 B는 발포 무기 조성물의 총 중량의 적어도 35 중량%, 바람직하게는 적어도 50 중량%를 차지하는, 모듈식 녹색벽 요소를 생산하는 방법.
  17. 제15항 또는 제16항에 있어서, 단계 II)는,
    - 상기 적어도 하나의 광물 결합제 B 및 선택적으로 상기 적어도 하나의 합성 유기 중합체 SP를 포함하는 수성 폼 및 수성 슬러리를 별도로 제공하는 것 및
    - 상기 수성 폼을 상기 수성 슬러리와 혼합하여 상기 발포 무기 조성물을 수득하는 것
    을 포함하는, 모듈식 녹색벽 요소를 생산하는 방법.
  18. 녹색벽을 제공하는 방법으로서,
    I. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 따른 하나 이상의 모듈식 녹색벽 요소(1)를 제공하는 단계,
    II. 각각의 요소(1)가 후면 벽(3')의 외부 표면을 통해 기재(8)의 표면에 직접 또는 간접적으로 연결되도록 상기 기재(8)의 표면에 상기 요소(들)를 부착하는 단계, 및
    III. 선택적으로 대향하는 종방향 측벽(4, 4')의 외부 표면을 통해 인접한 요소를 서로 부착하는 단계
    를 포함하는, 녹색벽을 제공하는 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 기재(8)는 건물 요소, 바람직하게는 건물의 벽 또는 정면인, 녹색벽을 제공하는 방법.
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