KR930009271B1 - 광물성 패널의 제조방법 - Google Patents

광물성 패널의 제조방법 Download PDF

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유에스지 인테리어즈 인코포레이티드
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Abstract

내용 없음.

Description

광물성 패널의 제조방법
제 1 도는 본 발명에 의한 제조방법의 개요도.
제 2 도는 제 1 도의 일부절개평면도.
제 3 도 는 제 2 도의 일부절개 측면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 혼합조 12 : 임펠러
22 : 펌프 40 : 와이어
41 : 공급물고체덩어리 42 : 배수섹션
44, 46, 48 : 진공섹션
본 발명은 광물성 제품의 제조방법, 보다 상세하게는 128Kg/㎥(81bs/ft3) 이하의 초경량으로 부터 320Kg/㎥(20 1bs/ft3)로 강력한 건축용패널(structural panel)을 제조하는 방법에 대한 것이다. 이들 패널은 음향제어 천정타일, 방열판낼, 음향흡수판낼, 파이프 및 빔(beam) 절연물등과 같은 것으로 사용될 수 있다. 광물면 및 경량 혼합재(lightweight aggregate)의 묽은 수성분산물의 워터펠팅(water felting)은 알려져 있다.
이러한 방법에 의하면, 광물면, 경량 혼합재, 바인더(binder) 및 기타 보조제의 분산물은 올리버(Oliver) 혹은 장망식(長網式) 매트 형성기에서처름, 탈수(dewatering)를 위하여 이동하는 다공형(foraminous) 지지와이어 스크린상에 분당 약 3-15m(10-50ft)의 선속도로 유동된다. 분산물은 처음에는 중력에 의해 그후에는 진공흡입수단에 의해 탈수된다. 상기 습윤매트는 가열된 환류건조 오븐내에서 여러시간동안 건조되며 ; 그후 생성물은 절단되고 임의로 페인트와 같은 것으로 표면도포된 후 음향제어천정물품과 같은 경량 건축용 패널을 만들게 된다. 그러나 이러한 방법으로는 약 192 Kg/㎥(12 1bs/ft3) 밀도이하의 저밀도 건축용 패널을 제조할 수가 없다.
여기서 정의된 건축용 패널(structural panel)은 현수천정그리드(suspended ceiling grid)에서와 같이 , 패널의 모서리만 지지하였을 때 가시적으로 휘어지거나 구부려지거나 붕괴됨이 없이 그 자체의 중량을 견딜 수 있는 것이다. 미국특허 3,510,394는 광물성 섬유의 희석분산물내에서 무기고령토를 응집시키는 것을 개시하고 있다. 전문 그레인(starch grains)으로서 점토를 덩어리나 플록(flocs)으로 응집시키는 것은 슬러리가 탈수(dewater)되기 직전 폴리아크릴아미드와 같은 응결제를 극소량 첨가함으로써 이루어지며, 습윤매트는 통상의 건조에 덧붙여서 구워진다. 탈수시간은 이 응결처리에 의해 증가된다.
본 발명의 목적은 오랜시간에 걸쳐 습윤 매트로부터 아주 많은 량의 물을 건조시킬 필요가 없이 저밀도의 건축용 광밀성 섬유패널을 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
나아가 본 발명의 목적은 약 48-160Kg/㎥(3-10 1bs/ft3)의 밀도를 갖고 그 패널의 코너(core)에 대하여 최소 약 2.1Kg/㎡(30 1bs/in2) 혹은 그 이상의 파괴율(modulust of repture)을 갖는 저밀도이면서도 강력한 광물성 패널을 제공하는데 있다.
본 발명의 또다른 목적은 뛰어난 강도 및 약 320Kg/㎥(20 1bs/ft3) 이상의 밀도를 갖는 광물성 섬유 및 / 또는 경량 광물성 혼합재 건축용 패널을 제공하는데 있다.
나아가 본 발명의 또다른 목적은 습윤매트의 탈수 및 건조가 쉽고도 신속하게 불과 몇분동안에 이루어지는 경량 광물성 섬유 패널 제조방법을 제조하는데 있다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 광물성 섬유 및 / 또는 경량 광물성 혼합재와 바인더, 바람직하게는 폴리비닐아세테이트와 같이 음이온적으로 안정된 수지라텍스 바인더의 묽은 수성 분산액 공급물을 형성함으로서 달성된다. 혼합이 거의 끝날때, 소량의 그러나 유효량의 폴리아크릴아미드와 같은 양 이온성 응결제가 첨가되며, 이 분산물은 다공형 매트형성장치의 배수 와이어의 배출섹션으로 통과된다. 이러한시스템에 있어서 또한 그 첨가수준에서, 응결제는 라텍스수지입자 상호간의 응집을 일으키지는 않는다. 오히려, 라텍스수지입자는 물전체에 분산되고 또한 광물성 물질 위에 도포된다. 실질적으로 이 시스템에 첨가된 모든 바인더수지고형물은, 배출섹션의 맑은물(white water)내에서의 바인더수지 손실이 거의 없이, 습윤펠트산물내의 도포된 광물 표면과 결합된다. 그러므로 바인더 고형물의 지속적인 손실을 막기 위하여 유출수를 재순환시킬 필요가 없다. 특정 펠팅방법에서 경량 혼합재의 비율을 변화시킴으로써, 패널산물의 탈수 및 건조는 촘촘치 않은 다공성구조로써 약 48-320Kg/㎥(3-20 1bs/ft3) 혹은 그 이상의 여러가지 밀도를 갖게 수행될 수 있다.
이하 본 방법은 상세히 설명된다.
본 발명에 유용한 섬유물질은 현무암, 슬래그(slag), 화강암 혹은 기타 유리질 광물성 성분의 용융스트림을 감쇠(attenuating)시킴으로써 제조되는 통상의광물성 섬유중 어떠한 것도 무방하다. 용융 광물은 오리피스(orifices)를 통하여 연신되는데, 통상적으로 방직섬유(Textile fiber)라 한다. 혹은 방사컵(spinning cup) 혹은 회전자(rotor)의 면으로부터 접선적으로(tangentially) 회수되는데, 통상적으로 울 섬유(wool fiber)라 한다.
세라믹 섬유 및, 폴리아미드 섬유, 아크릴 섬유, 폴리에스테르 섬유, 폴리올레핀 섬유, 섬유소섬유 등과 같은 유기섬유 또한 사용될 수 있다. 본 발명의 저밀도산물을 형성시키기 위하여 각각의 섬유뿐만 아니라 섬유들의 다공성결합 매트 또는 배트(batts) 역시 사용될 수 있다. 최종 패널산물의 건조 고체함량에 관하여 설명하면, 섬유성분은 약 95중량% 이하로 존재하는 것이 적당하며, 바람직하게는 약 30∼45%로 사용하는 것이 좋다. 간편함 및 경제성의 이유때문에 섬유물질로는 광물면을 사용하는 것이 바람직하다경량 광물성 혼합재성분은 박리되거나 팽윤된 화산유리질(Volcanic glass origin)의 무기경량 혼합재일 수 있다. 이들 혼합재는 잘 알려진 팽윤 펄라이트(expanded perlite), 박리된 베어미클라이트(vermiculite), 박리점토 및 다양한 크기로 사용가능한 기타물질들을 포함한다. 일반적으로, 결정적으로 중요한 것은 아니나, 8메쉬 이하의 메쉬 크기(mesh sizes)가 적절하다.
이용도 및 경제성의 이유로해서 팽윤펄라이트가 바람직한 혼합재이다. 함유되는 경량 혼합재의 량은 최종 산물의 건조중량을 기준으로 약 85% 이상의 범위이다. 바람직한 저밀도 산물에 있어서, 경량 혼합재는 일반적으로 산물중량의 30-65%를 구성한다. 약 320Kg/㎥(20 1bs/ft3) 이상의 밀도를 갖는 고밀도산물은 스터코우(stucco : 반수황산 칼슘), 석고, 점토, 석회석 등과 같이 보다 밀도가 큰 광물성 혼합재를 사용함으로써 제조될 수 있다.
본 발명에 사용되는 바람직한 바인더는 관능적으로 활성인 저온 경화 바인더로서, 다양한 단중합체, 공중합체 또는 그 혼합들을 내에 활성 아크릴기, 아세테이트기 또는 부타디엔-스티렌 단량체를 함유하는 상업적으로 이용가능한(상용) 음이온적으로 안정화된 수지라텍스 분산물들이다.
일반적으로 바인더는 약 100℃ 이하의 저온에서 경화가능한 것이 바람직하다. 경제성 및 이용성 때문에, 폴리비닐 아세테이트(PVA) 중합체 바인더가 바람직하며, 또한 나쇼날 스타치엔드 케미컬 코오포레이션사의 X-LINK 라텍스나 RESYN 라텍스수지 혹은 라이홀드 케미컬 인코오포레이티드사의 SYNTHEMUL 라텍스 에멀션과 같이 음이온 입자전하 에멀션화제를 포함하는 상업적으로 이용가능한 PVA 중합체중 어느것도 사용될 수 있다.
비닐리덴 클로라이드, 폴리비닐클로라이드, 니트릴고무(nitrile rubber) 카르복시화 아크릴로니트릴, 네오프렌과 같은 폴리클로로프렌 및 이들의 공중합체와 같은 다른 음이온 타입의 합성수지라텍스들이 단독으로 또는 혼합되어 사용될 수 있다. 바람직한 음이온성 폴리비닐아세테이트 라텍스 바인더는 모든 범위의 점도를 갖는 다양한 농도로 사용가능하다. 이들 중합체는 약 1-8의 pH 범위로 사용될 수 있으며, 광물질에 역효과를 주지 않는 다른 pH 범위로 사용될 수 있다. 이들은 입자크기가 약 0.1-2마이크로 미터이고 음이온성 입자전하를 포함하는 상업적으로 이용가능한 것들이다.
최종산물내에 존재할 수 있는 바인더 라텍스고체의 량은, 건조중량을 기준으로 광물섬유, 경량혼합재의량 및 최종패널산물의 코어에 요구되는 강성도 및 강도에 따라 약 2-35% 범위내이다. 일반적으로 최종산물의 코어내에 보지되는 바인더의 량은 혼합물의 조성에 첨가된 바인더량의 건조고형물을 기준으로 약 99중량%이다. 본 발명의 방법에 있어서는 바인더 손실이 거의 없다. 이전에는 광물면 패널을 제조하는데 사용된 방법에서 수지손실이 커서 폴리비닐 아세테이트와 같은 라텍스 분산물의 사용이 배제되었다. 여기에 개시된 광물면 및 광물성 혼합재와 같은 광물표면은 약간의 잔류음전화를 띠고 있다는 것이 발견되었다.
본 발명에 있어서, 남은 필수성분은 결합체(Coupling agent)이다. 바람직한 물질은 잔류양전하를 띠고 있는 양이온성 응결제이다. 이것이 광물면 또는 광물성 혼합재상의 음전하와 접촉될 때, 정전기상호작용이 일어나서 응결제를 광물 표면상에 결합시킨다. 응결제상의 양전하는 수지라텍스 바인더의 음이온성 표면을 양이온성 응결제에 결합 혹은 부착시키는 작용을 한다. 실제로, 여기에서 요구되는 형태의 양이온성 응결제는 덩어리를 형성시킴이 없이 라텍스 바인더를 광물면 및/또는 광물성 혼합재 입자에 결합시키는 작용을 하는 것으로 나타난다.
본 발명의 괄목할만한 잇점은 음이온적으로 안정된 합성중합체 라텍스 바인더와 적절한 량의 양이온성 응결제를 사용할 때 최종산물내에서 바인더 고체의 보유가 향상된다는 점이다. 음이온성 바인더 라텍스를 광물표면상에 끌어당기고 결합시키는 양이온성 응결제에 있어서, 건조 고체중량 기준으로 최종 산물내의 보유율이 양이온성 응결제없이 첨가된 라텍스의 약 25∼40%에서 본 발명에 따라 양이온성 응결제를 사용했을때의 95% 이상으로 개선되었다. 본 발명에 사용하기 위한 적절한 양이온성 응결제는 양이온전하를 갖고, 분자량 약 백만-천이백만이며, 또한 최소 약 5몰% 양이온성 단량체를 갖는 것이다.
응결제는 다소 가감될 수는 있느나, 바인더수지고체 중량을 기준으로 약 0,5∼15% 범위내에서 첨가시킬 수 있다. 바람직하게는 바인더수지고체 중량을 기준으로 약 2∼4% 폴리아크릴아미드를 사용하는 것이 좋다. 본 발명의 방법을 실기하기 위해 사용되는 특정 양이온성 응결제 및 라텍스 바인더에 따라. 광물질의 표면상에 활성 바인더고체 부착을 완결시키는 응결제의 량이 변화될 수 있다. 그밖에 적절한 응결제로는 최소 5몰% 양이온 단량체를 갖는 상업적으로 이용 가능한 양이온성 폴리아민, 양이온성 guar, 양이온성 시멘(cymene) 수지 및 양이온성 폴리에톡실레이트물질이 포함될 수 있다.
본 발명의 일반적인 실시에 있어서, 양이온성 응결제는, 비록 다른 농도로 효과적이지만, 광물섬유 및/또는 광물집합체분산물에 부가되기 전에 1wt% 활성 성분으로 희석된다. 그러나 분산물내에 존재하는 응결제의 농도는 바인더 보유수준에 현저한 영향을 끼친다. 일반적으로 바인더 고형량의 중량을 기준으로 약 2%∼4%의 농도에서 뛰어난 보유를 제공한다.
유리섬유스크림(scrim)과 같은 하나 또는 그 이상의 제직 혹은 부식섬유웹(web) 커버시트가 임의적으로 광물면/혼합재 코어에 적용될 수가 있다. 사용시, 스크림 9㎡당 약 0.2-1kg(0.4-2.5 1bs/100ft2)의 중량을 갖는 "배터리(Battery)" 타입스크림과 같은 다공성 부적스크림천을 사용하는 것이 바람직하다. 만일 커버스크림이 사용되면, 코어와 스크림 사이에 부가적인 부착을 도모하기 위해 스크림을 코어에 적용하기 전에 수지라텍스바인더를 스크림에 분사하거나 도포하는 것과 같이 부가적인 결합제를 사용하는 것이 필요하다. 이하 본 발명을 실시예에 따라 설명키로 한다.
팽윤 펄라이트 약 53%, 함유된 쇼트(shot)를 제거하지 않은 광물면 35%, 및 고형의 음이온적으로 안정된 폴리비닐아세테이트 라텍스 12%를 포함하고 고형량농도가 약 3중량%인 희석분산물이 제조되었다. 상기 조성물은 약 1-3분간 균질하게 혼합되었으며, 그후 건조중량을 기준으로, 전체 패널산물의 고형량을 기준으로 약 1% 폴리아크릴아미드가 제공되도록 2%의 양이온성 폴리아크릴아미드가 첨가되었다. 폴리아크릴아미드 용액의 첨가에 따라, 팽윤 펄라이트, 광물면 및 폴리비닐아세테이트의 탁한 분산물이 투명하게 되었으며, 광물면은 폴리비닐아세테이트 입자로 도포되었음이 관찰되었다.
[실시예 2]
다음 실시예는 본 발명에 의한 방법을 설명하는 첨부도면들을 참조하여 기술한다. 제1혼합조(10)내의 물에 일차로 다량의 광물면을 장입한 후, 25℃에서 점도 50∼200CPS(centipoise)이고 pH 4.5이며 유리절전이온도(Tg)가 33℃인 음이온적으로 안정된 폴리비닐아세테이트 바인더라텍스를 넣고 마지막으로 팽윤펄라이트를 장입하여 희석광물질 섬유 공급물을 제조하였다. 이 공급물은 균질화를 위하여 모터 구동임펠러(12)로써 2∼4분간 혼합되었다. 각각의 성분비율이 건조고형분을 기준으로 하여 광물면 약 44%, 팽창 펄라이트 44% 및 폴리비닐아세테이트 라텍스 활성고형분 약 12%이고 고체농도가 약 3wt%인 공급물이 제공되도록, 혼합조(10)으로부터의 흐름을 밸브(14)에 의해 조절하였다.
약 800만∼1200만의 분자량, 약 1000cps의 점도 및 30몰%의 양이온성 단량체를 갖는 양이온성 폴리아크릴아미드를 제2혼합조(16)에 첨가하였으며, 이것은 밸브(18)을 통하여, 건조 고형량을 기준으로 다른 성분들에 대한 폴리아크릴아미드의 비율이 약 0.4%(건조중량을 기준으로 수지라텍스 바인더의 비율은 라텍스고형분 2.6중량%)가 되도록, 상기 공급물에 계량공급하였다.
펌프(22)는 공급물을 통상의 매트형성기계의 이동하는 다공형 와이어스크린(이하 와이어(40)이라 한다)상의 변형 플로우 헤드박스(modified flow head box)(30)으로 이송시켰다. 플로우헤드박스(30)의 기능은, 공급물이 다지(多岐)공급관(28)(제2도에 보다 상세하게 도시됨) 및 헤드박스(30)내의 소용돌이 채널코스를 지나 공급물 고체덩어리층(layer of furnish solids mass) (41)으로써 와이어(40)를 지남에 따라, 광물면 및 펄라이트에 폴리비닐아세테이트 바인더 고형물의 이온결합을 제공하기 위하여 고형분이 통합(consolidate)되고 성숙(mature)되게 한다.
직경을 통하여 유체가 흐르도록 복수의 통로를 갖도 헤드박스(30)내에 위치한 통공이 형성된 롤(32)를 제공하고 또한 상기 와이어(40) 위의 다듬질롤러(34)를 제공함으로써, 고체덩어리(41)가 와이어(40)상에 퇴적된 직후 와이어(40)상의 1차 배수섹션에 속도전이구역이 형성되어, 얽힌 덩어리의 빈공간내에 물을 갖는, 촘촘치 않은 다공성의 얽힌 덩어리상태로 공급물 고형분이 균일하게 펼쳐진 층으로서 나아가 덩어리(41)내의 고형분의 이온결합을 가능하게 한다. 스크림 9㎡(100ft2)당 약 0.4-0.9kg(0.8-2 1bs)의 중량을 갖는 부직 배터리 스크림과 같은 연속 스크림하부커버시이트(43)는, 덩어리(41)이 헤드박스(30)으로부터 와이어(40)상에 떨어지기 전에, 와이어(40) 위에 씌워졌다. 비슷한 스크림상부커버시이트(47)가 다름질롤러(36)에 씌워졌다 .
제 3 도에 도시된 바와 같이 상부시이트(47) 및 하부시이트(43)을 이송시킴으로써, 덩어리(41)과 커버시이트의 밀접한 접촉이 제공된다. 헤드박스(30)밖으로 떨어지는 코어덩어리(41)는 와이어(40)의 배수섹션(42)상에 퇴적되며, 그후 진공섹션(44) (46) 및 (48)과 만나기전 수초동안 부동(浮動)된다. 고 진공엑션(44)에서는, 배출섹션(42)에서 형성된 촘촘치 않은 다공성 구조를 본질적으로 붕괴시키지 않고 습윤 혼합재로부터 탈수를 시작하기 위하여, 약 200-500mmHg에 상당하는 부분진공압력이 짧은 펄스(brief pulses)로 코어(41)의 표면을 가로질러 가해졌다. 진공섹션(46)에서는 약 100-1800mmH2O, 바람직하게는 약 400mmH2O에 상당하는 감소된 압력차 등이 덩어리(41)의 표면을 가로질러 계속 가해지며, 섹션(48)에서는 동일한 진공압력차 등이 송풍기(50)으로부터 폐쇄공간(49)를 지나 불어오는 정압건조공기와 함께 증대되었다. 송풍기(50)는 계속된 탈수를 돕고 습윤덩어리(41)의 건조를 돕기 위하여 건조가열 공기를 제공하였다.
상기 송풍기는 약 37-180℃의 온도에서 0.09㎡(1ft2)당 약 0.02∼0.16㎥/sec(50~350ft3/min), 바람직하게는 0.14㎥/sec(300ft3/min)의 체적속도로 공기가 덩어리(41)을 지나 공급되도록 조작되었다. 코어 덩어리(41)의 일부분이 섹션(48)을 통과하는데 소요되는 시간은 상당히 변화되었으며, 일반적으로 0.013m(1/2인치) 두께의 패널을 제조하는데 평균 1∼2분이었다. 상기 패널은 평균 약 0.04cm(1/64인치)의 직경을 갖는 균일하고 적은 크기의 공극으로 된 코어를 가졌으며, 104kg/㎥(6.5 1bs/ft3)의 밀도를 가졌다. 스크림 커버시이트를 제거한 후 코어만 시험한 결과 파괴율(modulus of rupture)이 약 0.3Pa(45 1bs/in2)인 반면, 커버시이트를 제거하기전의 시험결과는 1Pa(15 1bs/in2)이었다.
다른 평가에 있어서, 펄라이트의 량은 26%∼43% 사이에서 변화되었다. 사용된 광물면의 양 역시, 펄라이트와 광물면의 합계가 전체공급물 고형분 중량의 88%가 되도록 변화시켰다. 광물면에 대한 펄라이트의 비율이 증감함에 따라, 그와 비례하여 점진적으로 더 가볍고, 약하며 보다 유연한 코어가 산출된 것을 발견하였다. 중량기준에서, 다른 시료의 밀도 변화에 대하여 이들값이 보정될 때 코어의 강도는 상대적으로 일정하게 유지되었다. 약 2% 펄라이트처리된 것은 파괴되어지는 것으로 밝혀졌다.
[실시예 3]
건조고형분 중량을 기준으로 각 성분간의 비를 펄라이트 52%, 광물면 35%, 폴리비닐아세테이트 12.5% 및 폴리아크릴아미드 0.45%로 하여 실시예 2의 과정을 반복실시하였다. 다음과 같이 다른 양이온성 폴리아크릴아미드 물질이 사용되었다.
(1) 약 100만의 분자량, 30몰%의 양이온성 단량체 및 25℃에서 1050cps의 점도를 갖는, 상당량의 단량체 물질로 보강된 양이온성 폴리아크릴아미드
(2) 약 400만~600만의 분자량, 약 15몰%의 단량체, 및 25℃에서의 1400cps의 점도를 갖는 양이온성 폴리아크릴아미드.
(3) 약 800만∼1200만의 분자량, 약 35몰%의 단량체, 및 25℃에서의 100CPS의 점도를 갖는 양이온 폴리아크릴아미드
상기 각각의 다른 양이온 폴리아크릴아미드는 실시예 2에서 얻은 것과 동일한 결과로써 만족할 정도였다. 또다른 평가에 있어서, 이 실시예에 있어서 첫째 폴리아크릴아미드의 량을 바인더 건조활성고형분을 기준으로 0.72%∼8.6%로 변화시켰다. 모든 수준은 만족스러웠다. 3%까지 량을 증가시킴에 따라, 보유되는 폴리비닐아세테이트 바인더의 퍼어센트 역시 증가되었다. 특정 폴리아미드에 대하여 3% 이상의 수준에서 사용되었을때, 보유되는 바인더의 퍼어센트는 약간씩 감소되었다. 파괴율은 보유되는 바인더의 양에 따라 직선적으로 증가되었다.
[실시예 4]
실시예 2의 과정에 따른 다른 평가에 있어서, 다음 공급물이 제조되었다.
광물면 : 64.78%
반수황산칼슘 : 25.91%
Tg 100℃인 음이온적으로 안정된 카르복식화 스티렌-아크릴수지라텍스바인더 : 9.07%,
분자량 800만∼1200만이고 30몰%인 양이온성 단량체를 갖는 양이온성 폴리아크릴아미드 : 0,16%,
리우릴 알킬 술페이트 음이온성 계면활성제 : 9.08%
결과 합성된 패널은 밀도가 270kg/㎥(16.88 1bs/ft3)이었으며, 상부 커버시이트를 제거하고 시험한 결과 파괴율은 0.7Pa(95.9파운드/in2)이었고 탄성율은 72Pa(10.131bs/in2)이었다. 나아가 제조동안 단지 하부층 스크림시이트만 사용하고, 약 2분후 건조기(49)로부터 페널을 제거한 후 커버되지 않은 면에 텍스쳐드면(textured surface)를 가하면서, 또한 패널의 완전한 건조를 위해, 통상의 방법으로 패널내의 공간을 통하기보다는 환류오븐내에 패널을 통과시켜 패널의 표면에 가열된 건조 공기를 통과시킴으로써 패널이 제조되었다. 이 패널의 물리적 성질은 상부 커버시이트를 제거한 후 시험된 이 실시예의 다른 패널과 접근하였다.
[실시예 5]
다른 평가에 있어서, 1차 평가된 경우, 양이온성 폴리아크릴아미드가 우선 혼합조(10)내에만 첨가되고 그후 혼합조(16)내에만 첨가된 것을 제외하고는 실시예 2에 따라 패널이 제조되었다. 혼합조(10)만에 폴리아크릴아미드의 첨가는 건조패널의 강도에 있어서 45% 손실을 초래하였다. 2차 평가에 있어서는 양이온성 폴리아크릴아미드가 혼합조(10) 및 (16) 모두로부터 첨가되었다. 특히 실시예 2의 폴리비닐아세테이크 바인더 6.25%와 실시예 2의 양이온성 폴리아크릴아미드 0.2%가 실시예 2에서와 같은 비율로 다른 성분과 함께 혼합조(10)에 첨가되었다. 혼합조(10)내에서의 철저한 혼합 및 응집후, 스틸렌함량이 높으며 Tg가 100℃이고 평균 수지고형분 입자크기가 1.4-1.7마이트로미터이며 pH가 5.0인, 음이온적으로 안정된, 카르복시화 스틸렌-아크릴수지라텍스 6.25%가 혼합조(10)에 첨가되었다. 폴리아크릴아미드 0.2%를 첨가하면서, 공급물을 제2혼합조(16)으로부터 와이어(40)으로 통과시켰다. 그 결과 산출된 패널은 실시예 2의 패널보다 상당히 더 높은 강도 및 습윤조건에서 구부러짐에 견디는 능력을 나타내었다.
상술한 바와 같이, 본발명은 그 밀도와 용도를 다양하게 변화시킨 건축용 광물성 제품을 제조하는 방법을 제공한다. 0.003∼0.05m(약 1/8인치∼2인치)두께의 다양한 패널이 제조될 수 있다. 48-160kg/㎥(약 3-10파운드(ft3)의 밀도를 갖는 아주 경량의 산물이 바람직하게는 약 20-65% 광물섬유 및 20-70% 팽윤 경량 혼합재로 된 화석공급물로부터 형성될 수 있다. 약 320kg/㎥(20 1bs/ft3) 또는 그 이상의 보다 밀도가 큰 산물이 석고와 같은 보다 무거운 혼합재를 사용함으로써 형성될 수 있다. 전체가 광물성 섬유 또는 전체가 경량 혼합재로 된 패널이 형성될 수 있다. 본 발명의 실시에 있어서, 종이 또는 다른 섬유소섬유가 광물성 또는 중합체 섬유를 대체할 수 있다. 본 발명을 벗어남이 없이 전분 혹은 기타 유기바인더가 최소 부분적으로 전술한 바람직한 바인더를 대체할 수 있다. 염료, 안료, 산화방지제, 발수제, 방염제 등과 같은 기타 성분들이 공급물에 존재할 수 있다. 다양한 특수 제조된 물품을 위하여, 절단, 트리밍 등과 같은 통상의 단계들 및 도색, 표면처리 등과 같은 장식 등이 이에 가해질 수가 있다.

Claims (20)

  1. 다음 단계들을 포함하여 구성되는, 이동하는 다공형 지지와이어 상에서 광물성 패널을 제조하는 방법.
    (A) 광물면, 수지 라텍스 바인더 및 무기충진제를 포함하는 묽은 수성 공급물(aqueous furnish)을 형성하는 단계 ;
    (B) 강하게 연합된 응집을 이루는 얽힌 덩어리(entangled mass)의 빈공간내에 물을 함유하는 촘촘치 않은 다공성 구조의 섬유덩어리를 형성하기 위하여 다공형 지지와이어의 제1배수 섹션 상에 상기 수성 공급물과 양이온성 응결제를 퇴적시키는 단계 ;
    (C) 상기 얽힌 덩어리에 높은 진공압력차 등을 적용함으로써 촘촘치 않은 얽힌 구조를 근본적으로 파괴함 없이 그 얽힌 덩어리로부터 물을 제거하는 단계 ; 및
    (D) 진공압력차 등을 가함과 동시에 촘촘치 않은 얽힌 구조를 통하여 가열된 건조 공기를 통과시킴으로써 촘촘치 않은 구조를 파괴함이 없이 상기 덩어리로부터 여분의 물을 제거하여 덩어리를 건조시키는 단계.
  2. 제 1 항에 있어서, 가열된 건조공기가 덩어리 표면적 0.9㎡당 0.02∼0.16㎥/sec의 비율로 덩어리를 통과되는 것을 특징으로하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 단계 (D)에서 습윤덩어리에 100∼1800mmH2O에 상당하는 진공압력차 등을 적용함으로써 그 덩어리로부터 물이 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 단계 (C)에서 얽힌 덩어리에 200∼500mmHg에 상당하는 진공압력차 등을 적용함으로써 그 덩어리로부터 물이 일차적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 바인더는 음이온적으로 안정된 결합물질이고, 상기 응결제는 광물성 섬유를 도포하고 그 섬유에 상기 바인더의 충분한 부분을 이온적으로 결합시키기에 충분한 양으로 첨가되는 폴리아크릴아미드인 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 다음 단계들을 포함하여 구성되는, 이동하는 다공형 지지와이어 상에서 경량 건축용 광물성 패널을 제조하는 방법.
    (A) 음이온적으로 안정된 수지 라텍스 및, 광물면과 광물성 혼합재 및 그 혼합물로 구성되는 군으로부터 선택된 광물성 물질의 묽은 수성 공급물(furnish)을 형성하는 단계 ;
    (B) 광물성 물질을 도포하고 광물표면 상에 음이온적으로 안정된 수지 라텍스를 효과적으로 결합시키기에 충분한 정도의 소량의 양이 양이온결합제와 상기 공급물을 혼합하는 단계 ;
    (C) 상기 혼합물을 지지와이어어의 배수 섹션상에 퇴적시키고, 얽힌 구조의 빈공간내에 물을 함유하는, 광물성 물질과 바인더 고체로 이루어지는 촘촘하지 않으며 축축한 얽힌 구조물을 형성하는 단계 ;
    (D) 습윤덩어리의 촘촘치 않은 얽힌 구조를 파괴함이 없이 그 덩어리로부터 물을 제거하기에 충분한 정도의 높은 진공압력차 등을 상기 습윤 구조물에 적용하는 단계 ;
    (E) 상기 습윤덩어리에 부가적인 진공압력차 등을 적용함으로써, 촘촘치 않은 얽힌 구조를 파괴함이 없이 그 습윤덩어리로부터 여분의 물을 제거하는 단계 ; 및
    (F) 촘촘치 않은 얽힌 구조를 파괴함이 없이 가열된 건조공기를 그 덩어리를 통하여 통과시킴으로써 습윤덩어리를 건조시키는 단계.
  7. 제 6 항에 있어서, 단계 (C)에서 상기 혼합물이 지지와이어를 감싸는 다공성 섬유 스크림 커버시이트상에 퇴적하는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제 6 항에 있어서, 단계 (C)에서 상기 혼합물이 다공성 섬유 스크림커버시이트상에 퇴적되며, 혼합물 상부에는 제 2 의 다공성 섬유 스크림커버시이트가 놓여지는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제 6 항에 있어서, 단계 (A)에서 상기 섬유가 광물면인 것을 특징으로 하는 방법.
  10. 제 6 항에 있어서, 단계 (A)에서 상기 라텍스가 음이온적으로 안정된 폴리비닐아세테이트인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 6 항에 있어서, 단계 (B)에서 상기 공급물이 중합체 바인더 고형분 중량 기준으로 0.5∼15wt%의 폴리아크릴아미드와 혼합되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 6 항에 있어서, 단계 (B)에서 상기 결합제가 수지 중량을 기준으로 2∼4%의, 10몰% 이상의 양이 온성 단량체를 함유하는 양이온성 폴리아크릴아미드로 구성되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제 6 항에 있어서, 단계 (D)에서 습윤덩어리에 200∼500mmHg에 상당하는 진공압력차 등이 짧은 펄스로 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 6 항에 있어서, 단계 (E)에서 습윤덩어리에 100∼1800mmH2O에 상당하는 진공압력차 등이 적용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 6 항에 있어서, 단계 (F)에서 덩어리 표면적 0.9m2당 0.02-0.16m3/sec의 비율로 가열 건조공기가 덩어리를 통과하는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 다음 단계들을 포함하여 구성되는, 이동하는 다공형 지지와이어 상에서 48∼160kg/㎥의 밀도를 갖는 초경량 건축용 패널을 제조하는 방법.
    (A) 총고형분 건조중량을 기준으로 20-65%의 광물성섬유, 20-70%의 팽윤펄라이트 및 2-35%의 음이온적으로 안정된 수지 라텍스 바인더를 함유하는 묽은 수성섬유 공급물을 형성하는 단계 ;
    (B) 광물표면을 도포하고 바인더 고형분과 광물표면을 결합시키기 위하여, 20-40몰%의 양이온성 단량체를 함유하는 05∼15%의 양이온성 폴리아크릴아미드를 상기 공급물과 혼합시키는 단계 ;
    (C) 상기 결합된 혼합물을 지지와이어의 배수섹션 상에 퇴적시키고, 섬유와 혼합재 및 바인더 고형분으로 이루어지는 촘촘치 않으며 축축한 얽힌 구조물을 형성하는 단계 ;
    (D) 상기 습윤덩어리의 촘촘치 않은 얽힌 구조를 파괴함이 없이 습윤덩어리로부터 물을 제거하기 위하여, 200-500mmHg에 상당하는 높은 진공압력차 등을 상기 습윤구조물에 짧게 적용하는 단계 ; 및
    (E) 습윤덩어리에 100∼1800mmH2O에 상당하는 진공압력차 등을 적용함과 동시에 덩어리 표면적 0.09㎡당 0.02∼9.16㎥/sec의 비율로 가열 건조공기를 그 촘촘치 않은 얽힌 구조를 통과시켜 촘촘치 않은 얽힌 구조를 파괴함이 없이 습윤덩어리로부터 여분의 물을 제거하고 덩어리를 건조시키는 단계.
  17. 다음 단계들을 포함하여 구성되는, 경량의 내처짐성 건축용 패널을 제조하는 방법.
    (A) 광물성 섬유물질을 함유하는 묽은 공급물을 형성하는 단계 ;
    (B) 상기 공급물을 음이온적으로 안정된 라텍스 수지로 된 다량의 바인더와 함께 혼합하는 단계 ;
    (C) 상기 혼합물을 다량의 양이온성 응결제와 혼합하는 단계(여깃, 그 응결제는 광물성 섬유물질을 도포하고, 라텍스 수지로 광물섬유물질의 표면이 도포되도록 음이온적으로 안정된 라텍스 수지를 응결시킴) ; 및
    (D) 상기 혼합물로부터 건축용 패널을 형성하는 단계 ;
  18. 제 17 항에 있어서, 양이온성 응결제의 양이 총고형분 건조 중량의 0.1∼15%인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제 17 항에 있어서, 양이온성 응결제의 양이 라텍스 수지 고형분 중량을 기준으로 2∼4% 고체인 것을 특징으로 하는 방법.
  20. 제 17 항에 있어서, 양이온성 응결제가 폴리아크릴아미드인 것을 특징으로 하는 방법.
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