KR20130117642A

KR20130117642A - 섬유질 교화성 석고 조성물

Info

Publication number: KR20130117642A
Application number: KR1020127030608A
Authority: KR
Inventors: 피터 폴 루센; 토마스 피. 오키프
Original assignee: 카스타그라 프러덕츠 인코퍼레이티드
Priority date: 2010-04-23
Filing date: 2011-04-21
Publication date: 2013-10-28
Also published as: RU2012149607A; SG185020A1; JP2013525248A; CA2797242A1; US20110262733A1; CN102947241A; RU2600947C2; WO2011133755A1; AU2011242716A1; EP2560930A1

Abstract

조성물이 제공되며, 물이 없이 중합체를 사용하여 석고와 같은 무기 수화물에 결합된 의도적으로 지향된 목질 섬유소 섬유를 포함한다. 바람직한 실시 예에서, 상기 중합체는 폴리우레탄이다. 상기 조성물을 생산하기 위한 공정, 및 상기 조성물의 광범위한 적용 예들이, 또한 제시된다.

Description

섬유질 교화성 석고 조성물{FIBROUS PLASTICIZED GYPSUM COMPOSITION}

본 발명은, 일반적으로 중합체를 사용하여 석고와 같은 무기 수화물에 결합된 목질 섬유소(lignocellulosic) 섬유를 포함하는 조성물에 관한 것이다.

목질 섬유소 바이오 매스(biomass)는 셀룰로오스, 헤미셀룰로오스, 및 리그닌(lignin)으로 이루어진 식물 바이오 매스를 의미한다. 탄수화물 중합체들(셀룰로오스 및 헤미셀룰로오스들)은 자연적으로 리그닌에 결합되어 있다. 목질 섬유소 바이오 매스는 일반적으로 2가지 공급원으로부터 추출되는데: 빠르게 재생산가능한 연중 작물들, 및 보다 서서히 성장하는 삼림 작물들이다.

종래 기술을 너무 길게 기재하지 않고 설명하기 위하여, 본 기재 내용은 산업용 대마에 관련하여 집중적으로 설명하기로 하며, 이는 여러 가지 타입의 목질 섬유소 바이오 매스중의 하나로서, 목질 섬유소 섬유가 그것으로부터 종래 기술에서 알려진 바와 같이 추출될 수 있다. 대마에 촛점을 맞춘 여러 이유 중에서 특징적인 것은, 그것의 중량에 대한 월등한 고강도 특성, 그것의 재배의 용이성 및 높은 연간 산출량 등이다. 그러나, 많은 다른 타입의 종래 기술에서 알려진 목질 섬유소 섬유들이 있으며, 그것들 또한 공간이 허용되면, 논의할 가치가 있다.

산업용 대마는 대마(Cannabis sativa)의 줄기로부터 얻을 수 있는 연간 섬유 작물이다. 그것이 북미에서 사용금지되기 전, 1950년대 중반 이전에, 산업용 대마는 광범위하게 전세계적으로 로프, 직물, 및 다른 재료들을 제작하기 위하여 사용되었다. 의류, 선박용 천, 캔바스, 선박 로프 및 리깅(rigging), 및 종이 유사 제품들이 미국 및 다른 국가내에서 사용금지 이전에 생산되었고, 그리고 이제는 실질적으로 어떠한 환각성 화학적 성분도 없는 산업용 대마의 사용 금지가 종료하려고 하기 때문에, 재도입되기 시작하려고 있다.

대마는 목질 섬유소 인피섬유 식물로서, 아마(flax), 양마(kenaf), 황마(jute) 및 모시와 유사하며, 2가지 중요한 섬유들을 포함하는데: 긴 인피성 외피 섬유 및 허드(hurd) 중앙 섬유들이다. 이러한 2가지 각각의 섬유 타입들 사이의 이러한 현저한 차이점은 당업계에 잘 알려져 있다. 예를 들면, 대마에서 발견되는 긴 인피섬유들은 평균 길이 대략 2 인치(50 mm)를 갖지만, 허드 섬유들은 훨씬 짧은 0.05 인치(1 mm)보다 짧은 평균 섬유 길이를 갖는다. 2 가지 타입의 섬유들은 당업계에서 알려진 다양한 기술들을 활용하여 원하는 크기로 개선될 수 있다.

연간 산출량이 높은 인피섬유 식물 작물, 예를 들면 대마 및 양마들은, 아크당 5 내지 15톤(연간 헥타당 10 내지 35톤) 범위의 산출량을 이루고, 그것들은 다양한 용도로서 재생가능한 산업용 섬유의 상업적으로 실행가능한 공급원으로서 관심을 증가시키고 있다. 다양한 적용에 관련되어 바람직한 목재 종(species)들의 공급은 감소되어 왔고, 그리고 비용은 상대적으로 증가하여 왔다. 목재의 원자재 비용은 목재-대체제들이 다양한 제품의 제조분야에서 실행가능한 선택 사항이 될 수 있는 수준에 도달하고 있다.

상기에서 설명된 오랜 기간의 전통적인 용도이외에, 대마에 관련된 새로운 용도가 개발되고 있으며, 이는 주로 긴 외피의 인피섬유들을 사용한 대마에 관한 것이다. 이러한 개발중인 용도들은 새로운 타입의 플라스틱, 합성 패널, 연료 공급원 및 공학적 건축 재료들을 포함한다. 이러한 전통적인 용도 패턴들은 긴 외피의 인피섬유들은 상대적으로 높은 상업용 가치를 갖도록 하지만, 식물 질량의 60% 내지 75% 범위를 갖고, 긴 섬유 재료들의 생산으로부터의 공정 잔여물인 허드 부분은 상업용 가치가 적거나 없도록 한다. 비록 그것들은 연료 공급원으로서 증가적으로 사용되기도 하지만, 그것들은 대부분 폐기물로서 종료된다. 또한 어느 정도는, 상기 허드들이 증가적으로 흡수 재료들, 예를 들면 동물 잠자리용으로 사용되는 흡착제를 생산하기 위해서 사용되기도 한다. 대마에 대한 용도가 증가하면서, 그리고 해당 작물이 점점 광범위하게 재배되면서, 상대적인 비용은 경제 규모의 증가에 기인하여 낮아질 것으로 기대된다.

종래 기술에서 나타난 새로운 타입의 섬유 합성물들은, 예를 들면 Wasylciw의 미국 특허 제6,641,909호, 및 Liang et al.들의 미국 특허 제7,413,692호에 기재된 것들이 있으며, 그 내용은 여기에 참조로서 기록된 것이고, 식물의 내측 허드 부분을 사용하여 전체 수확된 줄기들의 보다 많은 활용을 포함하고 있다. 이러한 것들은 당업계의 최근의 예들이며, 대부분의 대마 식물의 줄기 부분을 이루는 허드 섬유들을 전용적으로 활용하고, 이것들은 예전에는 폐기물들로서, 또는 외측 인피섬유들에 비하여 상대적으로 제한된 상업용 가치를 갖는 재료들이었다. 그러한 개발들은 대마 작물들의 전체적인 상업적 가능성을 증대시킨다. 그러한 기술은 다른 타입의 목질 섬유소 섬유들의 예에서, 특히 섬유 보드들, 합성 패널 및 여러가지 타입의 엔지니어링 목재 생산물들을 생산하기 위하여 사용되었던 목재로부터 추출된 것들에서 충분한 것이다.

대마 및 그 밖의 인피(bast) 타입 섬유들에 관련하면, 지금까지 기식음성 분진(aspirated dust)에 대해서 유일하게 알려진 상업적인 용도는, 작물로부터 외측 인피섬유들을 벗기고, 분류하는 공정 도중에 발생되거나, 또는 긴 외피의 인피섬유들로부터 재료들을 가공하고 생산함으로써 발생된 식물의 가장 작은 한 부분으로서, 연료로서의 사용이었다. 이러한 해방된 입자들은 주로 인피섬유들이지만, 몇몇의 상대적으로 작은 량의 허드 섬유도 종종 분진 흐름내에 포함된다. 대마의 경우, 특히 이러한 입자들은 종종 초(super) 단섬유들로서 일컬어지며, 그리고 그것들은 5 미크론 내지 5 밀리미터의 크기 범위이다. 이러한 것들은 짧은 허드 섬유들과는 구별되며, 비록 동일한 크기범위에서도 다른 특성들을 갖는다. 예를 들면, 외측 인피섬유들의 처리 공정으로부터의 이러한 초 단섬유들은 허드 섬유들보다 높은 펠트 성능을 갖는다. 대마로부터의 짧은, 그리고 초-단 인피섬유들은 다른 타입의 인피 식물들로부터의 유사 섬유들보다 높은 자연적으로 펠트에 가까운 기질을 갖는다. 이와 같은 자연적으로 펠트에 가까운 기질은, 허드 섬유들에 비교하여, 이러한 대단히 짧은 인피섬유들을 유용한 고형 제품들로 변환시키는 데에 필요한 수지들 또는 다른 타입의 결합제들의 사용을 줄이거나, 또는 불필요하게 하지만, 허드 섬유들은 하나 혹은 그 이상의 결합제의 첨가없이는 유용한 고형 제품들로 변환시키기 어려운 것이다.

다양한 시도들이 당업계에서 사용되어 목질 섬유소 섬유들이 엔지니어링 목적들을 위하여 최적화되도록 지향되어 왔다. 모든-방향으로 분산된 섬유들로부터 다양한 타입의 비직조 배열들을 통하여 완전히 직조된 것으로 진행시키는 여러 방법들이 있으며, 여기서는 섬유들이 배열될 수 있다. 섬유들이 의도적으로 배열되거나, 또는 위치되는 정도는 다양한 인자들, 예를 들면 섬유의 타입 및 길이, 강도, 유연성, 평탄성, 내구성, 경도, 기계적, 화학적, 및 그 밖의 유용한 공정들의 타입 그리고 특정한 배열 또는 방향들로 자연적으로 또는 강제적으로 영향받을 수 있는 섬유들의 고유한 능력에 의존한다.

예를 들면, 짧은 대마 섬유들의 상기 설명에서, 식물의 외측 인피섬유 부분으로부터 추출된 것은 내측 허드 섬유들보다 다양한 두께의 매트들로 자연적으로 펠트되어지는 보다 큰 능력을 갖는다. 이러한 이유들은 이것의 유용한 특성 잇점들을 활용하여 상기 섬유들을 특별한 적용 예에서 유용할 수 있는 재료들로 비용 절약적으로 준비할 수 있다는 점이 더욱 중요하다.

다른 타입의 섬유들, 예를 들면 다양한 타입의 목재 웨이퍼, 칩, 박편들 또는 가닥들은 자연적으로 펠트의 기질이 아주 적거나 또는 없지만, 그것들은 여전히 목재 섬유로 이루어진 엔지니어링 목재 또는 그 밖의 제품들의 강도를 증진시키는 방식으로 지향될 수 있다. 기계적인 수단들이 종종 사용되어 의도적으로 지향시키게 되며, 목재 웨이퍼, 칩, 박편들 또는 가닥들은 그 다음으로 다양한 천연 또는 인조 수지들, 또는 임의의 중합체들과 결합되고, 그리고 결과적으로 가열 압착 및/또는 다른 타입의 장치들을 사용하여 최종 생산물로 강화된다.

석고는, 황산칼슘의 2수화물로서, 크게 유용한 화합물이다. 그것은 다수의 무기 재료들 중의 하나이며, 이는 하나 혹은 그 이상의 수화물 형태를 갖고, 그리고 지구상에서 유용한 제품으로 변환될 수 있는 거의 틀림없는 저가의 광물이다. 제조업자들에 의해서 사용되는 무기 수화물들의 다른 예들은: 알루미나 삼수화물, 석회(수화물 형태), 붕사(수화물 형태) 및 수화물들을 포함하는 몇몇 타입의 벤토나이트 및 점토를 포함한다. 석고는, 주로 그것의 낮은 가격, 풍부함 및 다양한 공급원으로부터의 광범위한 유용성에 기인하며, 상기 목질 섬유소 섬유의 예로서, 대마에 관련하여 중점적으로 설명된 것과 유사하게, 종래 기술이 너무 길어지는 것을 재차 방지하기 위하여, 이하의 기재에서 예시적으로 설명될 것이다.

본 발명에서 사용된 무기 수화물은 석고 광산으로부터 제공되거나, 또는 증가적으로, 화학적 공정들 또는 화력 발전소의 연도가스로부터의 이산화황 세척으로부터 얻어지는 부산물로서 제공될 수 있다. 또한 그것은 재활용 석고 제품들로부터 얻어진다. 그것은 저가이고, 화학적으로 불활성이다. 그것의 가장 큰 용도는 회반죽 및 벽판 재료의 생산 분야이며, 전 세계적인 석고 총사용의 75% 이상을 벽판 재료 생산이 차지한다. 포틀랜드 시멘트, 또한 많은 량의 석고를 사용한다. 농업 분야에서, 석고는 토양 개량제로서 작용한다. 또한, 석고는 식품 및 제약 제품들에서 필러(filler)로서 사용되며, 예를 들면: 빵, 시리얼, 파스타, 케익, 패스트리 및 알약 등이다.

벽판 재료는, 또한 석고 벽판 재료, 시트록(sheetrock), 회반죽 보드 또는 지프록(gyproc)으로서 알려져 있고, 종이 층들 사이에서 협착된 석고 중심부를 포함한다. 비록 그것이 광범위하게 사용되지만, 그것은 불리한 점도 갖는다. 그것은 균열 또는 물에 대한 저항성이 없다. 또한 그것은 제한된 내화성을 갖는데, 이는 종이 층들이 연소되는 경우, 석고는 산산히 부서지는 경향이 있기 때문이다. 비록 당업계에서 이러한 불이익들을 회피하거나, 또는 감소시킬 수 있는 유용한 절차들이 있기는 하지만, 알려진 기술들은 상대적으로 비용이 비싸다. 벽판 재료는 주로 집이나 작업 공간의 구축에 사용되며, 벽판 재료에 대한 모든 개선 사항은, 유용하고 비독성인 재료들을 생산하고자 하는 요구이다. 이에 관련하여, 석고는 이상적이라 할 수 있는데, 그 이유는 그것은 무독성의 단순한 무기 화합물이기 때문이다. 그러나, 석고를 처리하는 표준적인 기존 방법들은, 예를 들면 벽체보드들 및 그와 유사한 것의 생산분야에서, 견고하지만 그러나 불이익한 점들을 갖는 화합물을 생산하게 되며, 그러한 화합물은 깨지기 쉽고, 물에 대한 약한 저항성을 갖는다.

석고로부터 제작된 광범위한 대다수의 물건들은 물 및 석고의 상호작용으로서 생산되며, 이는 상기 물건들 및 재료들의 제조 공정에서 중요 사항이다. 석고의 근원은 황산칼슘 2수화물이며, 반수화물에 하소되지 않거나 또는 하소될 수 있다. 다르게는, 상기 석고 근원은 황산칼슘 경석고일 수 있다. 석고는 제품 형성 도중에 다시 수화되어 2수화물 결정체의 교합 매트릭스를 형성한다. 석고의 이러한 특성은 그것을 벽체보드들, 파리(Paris)의 회반죽 및 그 밖의 건축 재료들의 제조에서 사용되기 적합한 매우 유용한 재료들로 만들어 주었다.

당업계에는 물의 존재하에 생산된 섬유 석고 제품들의 예가 여러가지 있다. 하소 석고가 섬유에 혼합되어질 수 있고, 또는 셀룰로오스 섬유 재료와 공동-하소되어 셀룰로오스 섬유들이 황산칼슘 결정체에 교합된 합성 재료를 형성할 수 있음은 잘 알려져 있다.

물의 존재하에, 석고 및 섬유로부터 생산된 상업적인 보드들의 검사는 그것들이 별개의 석고 및 섬유 재료들의 굳게 결속된 혼합물로 이루어진 것을 나타내는데, 즉 그것들은 균질한 합성물이라기 보다는 물리적인 혼합물이라는 점을 나타낸다. 상기 석고가 이러한 보드들 내에서 섬유들을 위한 결합제를 제공하고, 또는 그것으로서 작용한다고 할 수 있으나, 석고 결정체 및 섬유들 사이에는 어떠한 주목할만한 직접적인 물리적 교합 또는 화학적 결합이 있다고는 보이지 않는다. 뿐만 아니라, 이러한 보드들이 형성되는 방법으로 인하여, 또는 석고 결정체 및 섬유들의 기계적인 혼합으로 인하여, 및/또는 섬유들 및 하소 석고의 응집으로 인하여, 이러한 보드들은 종종 우수한 균질성 및 균일성의 특성들을 보이지 못하며; 즉 예를 들면 그것들의 넓은 영역에 걸쳐서, 밀도 및 강도등이 불균일하다. 또한, 상기 섬유 입자들은, 그것들 내부에 접근 가능한 공극들을 갖고, 및/또는 거칠거나 또는 불규칙적인 형상들을 갖는 것에 의존하여, 하소 석고의 재수하시의 개선된 물리적 결합, 및/또는 최종 건조 및/또는 양생시의 석고 침전물의 형성을 허용한다.

당업계에서 많은 기술들이 물의 존재하에 섬유 석고 제품을 생산하는 것을 기재하고 있지만, 물이 없는데서 셀룰로오스 섬유가 석고에 결합된 것을 포함하는 조성물 또는 제품들에 관련된 것은 없다. 미국 특허 제6,429,257호는 벅스톤(Buxton et al.)들에게 허여된 것으로서, 그 내용은 여기에서 참조로 수록된 것이며, 그러한 물이 없는 시도의 몇가지 어려움들을 상당히 상세하게 기재하고 있다. 요약하면, 중요한 2가지 문제점들은, 첫째로, 벅스톤(Buxton) 중합체 성분들 중의 하나와 반응하는 물의 량이 벅스톤 발명의 목적들을 예측하고, 제어하기 너무 어렵다는 점이고, 그리고, 두번째는, 석고와 혼합된 유체 혼합물들은 몇몇의 중합체 성분들, 예를 들면 에틸렌 글리콜 및 글리세린과의 조합에서 낮은 흐름 특성을 보인다는 점이다. 벅스톤은 이러한 어려움들을 간단하게 극복하였는데, 이는 석고 또는 임의의 다른 무기 수화물들을 사용하지 않는 것이었다. 상기 벅스톤 발명은 폴리우레탄 주조 시스템 및 방법에 집중된 것으로서, 주로 목재 도어 틀을 코팅하기 위하여 사용되는 것이다.

무기 수화물들을 사용하는 것을 완전하게 회피할 필요없이, 이러한 상기 어려움들을 해결하고자 하는 기술들이 당업계에서 제시되어 있다. 물 레벨들이 측정되고, 그리고 신중한 공정 제어(시간, 온도, 유속, 양생율, 건조제의 첨가, 양생제, 등)를 통하여 관리될 수 있다. 이와 유사하게, 흐름 특성은 성분들 및 공정 조건들의 신중한 선택을 통하여 관리될 수 있는데, 만일 흐름 특성에 관련되어 너무 문제를 일으키는 경우에는, 예를 들면 에틸렌 글리콜 및 글리세린과 같은 성분들의 사용을 회피할 수 있을 것이다. 상기 유체를 부드럽게 가열하고(과열을 회피하기 위하여 신중하게), 그리고 성분들을 추가하여 흐름 특성들을 증진시키는 것이 유체 흐름 특성을 개선하기 위해 사용되는 방법들이다.

중합체들은 그것들의 화학적 불활성 성능 및 광범위한 다양한 특성들로서 잘 알려져 있다. 그러한 특성들은 상기 중합체의 성분들을, 또는 단독중합체들의 경우에는, 중합 반응량을 변경시킴으로써, 그에 따라서 중합체의 분자량을 변경시킴으로써 변화될 수 있다.

석고, 또는 그 밖의 무기 수화물들과 조합되어 사용되는 종래 기술의 중합체들의 예들이 있으며, 여기서는 그러한 무기 수화물들은 필러로서 사용된다. 필러로서 사용되는 곳에서, 그러한 수화물들은 일반적으로 중합체들과는 화학적으로 조합되지 않는다. 엔지니어들 및 그 밖의 당업자들은 플라스틱에 대한 무기 필러 재료들을, 수화물들이거나 또는 아닌 것에 무관하게, 다양한 인자들, 예를 들면 비용, 유용성 및 다양한 물리적 및 화학적 특성들을 고려하여 선택할 수 있을 것이다.

임의의 적용 예에서 한가지 중요한 변수는 최종 재료가 어떻게 불 및 열에 반응하는가 이다. 수화물을 선택하는 것은 내화성을 증가시키는 데에 도움을 주는데, 상기 수화물은 불 또는 직접적인 열을 받을 때, 자유로운 수증기를 분해시키기 시작한다. 이는 불을 끄는 데에 도움을 주고, 그리고 재료 온도를 낮추는데, 그 이유는 수화물이 증발하는 과정에서 수화물에 의해서 잠열이 제거되기 때문이다. 불행하게도, 이와 같은 특성은 무기 수화물들의 사용을 금지하는 중요한 제한 사항이 되는데, 최종 제품의 사용 온도가 물의 비등점이거나, 이에 인접하거나 또는 그 이상인 곳에서 그러하다. 이러한 온도 제한은, 또한 높은 온도가 상업적인 플라스틱 또는 합성 제품들을 생산하는 제조 공정에 포함되는 곳에서는, 수화물들의 사용을 어렵게 하거나, 또는 불가능하게 한다. 고온 프레스 또는 그 밖의 수단들을 사용하는 고온 양생은 상당히 많은 문제점을 일으키고, 여러 경우에서 사용을 불가능하게 한다.

일반적으로, 무기 수화물들은 통상적으로 플라스틱 및 합성 제품들의 생산에서는 회피되며, 특히 하나 혹은 그 이상의 제조 공정이 높은 온도를 사용하는 곳에서는 그러하다. 물의 존재하에 생산되는 석고와 같은 벽판 재료 제품들의 상기 설명은 중요한 예외 사항이다. 그와 같은 경우, 모든 포함된 중합체들은 물-베이스이거나, 또는 적어도 수성 슬러리와 호환적일 것이 요구된다.

폴리우레탄들은 우레탄 그룹을 포함하는 중합체들이다. 상기 우레탄 결합은 수산기 및 이소시아네이트 그룹들의 반응에 의해서 형성된다. 이소시아네이트들의 높은 반응성은, 이소시아네이트 반응의 촉매와 함께, 낮은 것으로부터 중간 분자량의 액체 개시 재료들인 광범위한 중합체들의 상대적으로 간단한 생산을 가능하게 한다.

유연하고, 또한 견고한 폴리우레탄 발포체들은 가장 광범위하게 유용한 상업적인 폴리우레탄 형태이다. 이러한 제제들은 전형적으로 이소시아네이트 및 폴리올스(및/또는 본 설명을 목적으로 폴리올스의 정의에 포함되는 디올)와, 적절한 촉매, 계면활성제 및 발포용 가스를 생산하는 기포 생성제를 포함한다.

폴리우레탄의 중요한 장점은 그것들이 견고하고, 높은 부하 지지성능을 가지며, 우수한 부하 온도 유연성, 광범위한 용제 및 산소, 오존, 연마 및 기계적 남용에 대한 높은 저항성을 갖는다는 점이다.

중합체에 의해서 가소화된 석고를 포함하고, 그리고 중량으로 대략 40% 내지 90% 범위의 석고를 포함하는 조성물이 미국 특허 제5,344,490호의 발명자 첫번째 이름인 루센(Roosen)에 의해서 개시되어 있으며, 그 개시 내용은 여기에서 참조로 수록된 것이다. 비록, 상기 루센 조성물이 우수한 내수성을 갖고, 그리고 잘 깨지지는 않지만, 상기에서 사용된 중합체는 실질적으로 석고 성분보다는 매우 비싼 것이고, 조성물로부터 제조된 패널 제품들, 예를 들면 광범위하게 사용된 전통적인 석고 벽판 재료에 비교하여 벽체보드들의 전체 비용을 상대적으로 매우 높게 하는 것이다.

상기 '490호의 루센 특허는, 필러로서 셀룰로오스의 사용을 제시한다. 실제로, 그 특허는 가능성 있는 타입의 보드를 추가적으로 기재하고는 있으나, 그것들은 실제로는 소유권이 주장된 바가 없거나, 구현되기 어려운 것이었다. 임의의 섬유 사용을 포함한 설명 및 여러 예에서, 특별하게 필러로서 셀룰로오스의 사용을 기재하였다. 일반적으로, 섬유가 교화성 석고 조성물에 필러로서 추가되며, 의도적으로 배치된 섬유와 조합하는 교화성 석고 조성물을 갖지는 않는다. 섬유들의 의도적인 배치에 관한 내용은, 목재 칩을 상기 루센 특허의 조성물에 압착 또는 가압하는 경우를 제외하고는 논의된 바가 없었다. 상기 타입의 보드들은 상기 루센 특허에서 "웨이퍼 보드들"로서 기재된 것으로서, 종래 기술의 설명에서 이미 언급된 바와 같은 이유에서, 석고와 같은 수화물들과 조합으로 사용되기에는 불가능한 고온의 가압공정에 의존하고 있다.

폴리우레탄 타입의 중합체에 관련된 중요한 제한 사항은 우레탄 화학적 반응내에서 사용된 이소시아네이트가 일반적으로 물에 잘 반응한다는 점이다. 예를 들면, 광범위하게 사용된 디페닐 메탄 디이소시아네이트는, 통상적으로 MDI로서 불리우며, 액체 우레탄 수지로서 활발하게 물과 결합하며, 공정내에서 이산화 탄소 가스를 생성하고, 이는 쉽게 통제할 수 없는 기포를 형성한다. MDI는 또한, 습한 또는 수분이 있는 재료들과는 결합체를 형성할 수 없는데, 그 이유는 상기 MDI의 기능성 반응 성분들이 통상적으로 그 하층의 재료들과 결합체를 형성하기 전에, 물 분자들과 반응하기 때문이다. 물의 존재하에 기능을 잘 발휘하는 중합체들이 있지만, 일반적으로 그러한 타입의 중합체들은 보다 높은 품질의 엔지니어링 특성들, 예를 들면 보다 높은 강도, 유연성, 강인성, 내수성 등을 갖는 제품들의 제조에 사용되고, 좋지 못한 특성들, 예를 들면 시간 경과에 따른 수축, 썩음, 건조 등에 기인한 균열 등에 덜 민감한 것들은, 물이 없는 상태에서 사용되는 제품들을 생산하는 데에 사용된다. 이는 최소한의 불리한 노화 특성으로서, 오랜기간 동안 사용하여야 하는 제품들에 대해서는 특별하게 중요하다.

잉그레트(Englert)의 미국 특허 제7,056,460호(그 개시 내용은 여기에 포함하고자 의도된 것이 아님)는 습식 공정에서 MDI를 사용하여 석고 섬유 보드를 생산하는 공정을 개시하고 있으며, 이는 상기 MDI를 상기 섬유를 통하여 분산된 유화액의 일부로서 포함하고 있다. 상기 MDI 유화액은 상기 공정내에 늦게 첨가되며, 그리고 그러한 시도는 충분한 부분의 MDI가 탈수 공정 도중에 유지되도록 하기 위하여 이루어진 것이다. 이러한 공정은 효율성을 제한하고, 그리고 바람직하지 못한 MDI-풍부 폐수를 생산하며, 단지 부분적인 MDI 결합만이 섬유 및 석고들, 및 상기 조성물 매트릭스의 그 밖의 부하 지지 성분들 사이에서 허용되도록 한다. 부가적으로, 상기 섬유 입자들은 물의 존재하에, 석고 및 섬유로부터 생산된 상업적인 보드들에 관련된 종래 기술의 상기 언급된 설명과 유사하게, 개선된 결합을 허용하기 위한 접근가능한 공극들 및/또는 불규칙적인 형상들에 의존적이다. 이러한 종래의 석고 수화를 유지하기 위한 이러한 균형(tradeoffs)은 중요하며, 쉽게 간과될 수 없다. 여러 전문가들은 Englert를 포함하여, 그와 같은 균형을 회피하고자 또는 최소화하고자 노력하였으나, 제한된 성공만을 얻었다.

벽체보드들 및 그 밖의 건축 재료들을 제조하는 비용은 원자재들의 비용에 민감하다. 따라서, 낮은 가격의 섬유 시스템을 사용하고, 사용된 상대적인 중합체 량을 줄이며, 동시에 강도, 내구성, 내화성 및 내수성이 전통적인 건축 재료들에 비하여 상대적으로 높게 유지되도록 하는 것이 바람직하다. 또한 임의의 및 모든 폐기물 흐름들을 발생시키지 않아서 조성물에 유입된 100%의 모든 성분들이 최종 조성물의 일부가 되도록 하는 것이 바람직하다.

본 발명은 개선된 섬유질 교화성 석고 조성물을 제공한다.

본 발명은 다수의 유익한 특성들을 갖는 유용한 조성물을 제공하는 데에 관련되며, 이는 목질 섬유소 섬유가 석고와 같은 하나 혹은 그 이상의 무기 수화물들에 물이 없는 상태에서 중합체를 사용하여 결합된 것을 포함한다. 상기 조성물은 방음 타일, 벽체 보드들, 지붕 재료들, 가구, 건축 몰딩재, 도어, 바닥 패널, 천장 패널, 영화 소품, 자동차 몰드 부품, 구조공학 재료들 및 그 밖의 제품들의 형성에 유용하다. 본 발명은 상업적으로 크게 유익하고, 사실상 무독성인 조성물을 제공하는 큰 잇점을 가지며, 그리고 성분들의 선택 및 그것들이 어떻게 준비되고 조합되는 지에 따라서, 크게 변화하는 특성을 갖는다. 본 발명을 설명하는 때에, 여기에서 정의되지 않은 모든 용어들은 당업계에서 통상적으로 인식되는 의미를 갖는다.

목질 섬유소 섬유들 및 석고와 같은 무기 수화물들간의 결합은 주로 중합체의 사용을 통해서 이루어지며, 이는 섬유 부분들 및 무기 수화물들 사이에서 화학적 결합을 생성하고, 이러한 성분들로부터의 복잡한 분자 또는 분자들 세트를 생성한다. 임의의 이론에 구속되기를 원치 않지만, 본 발명에서 중합체 성분들의 선택은 월등하고, 그리고 예상치 못한 우수한 특성들을 얻으며, 예를 들면 놀라울 정도로 높은 내수성을 갖는데, 이는 상기 조성물의 무기 수화물 및 섬유 성분들 간에서 이루어진 공유 결합에 기인한 것으로 판단된다. 다시 설명하면, 임의의 이론에 구속되기를 원치 않지만, 본 발명자들은 추가적으로, 물의 존재하에 생산된 종래 기술의 석고 및 섬유 조성물은 대체로 그러한 특성들을 얻지 못하는데, 그 이유는 물이 없는 상태에서나 가능한 타입의 공유 결합을 훨씬 어렵게 하는 물의 간섭 때문으로 판단된다.

당업계에서 알려진 다양한 기술들을 통하여 각각의 섬유 및 석고 입자들의 크기 및 형상을 조절하는 것은 양생된 조성물의 특성들에 큰 영향을 갖는다. 마찬가지로, 상기 섬유 성분들의 방향을 변화시키고, 또는 그것들을 자연적인 또는 강제적인 공정들을 통하여, 석고와의 조합 이전에 또는 도중에 펠트화시키는 것은 최종 제품들의 특성들에 큰 영향을 가질 수 있다.

상기 목질 섬유소 섬유 재료들은 의도적으로 기계적 또는 그 밖의 수단들, 예를 들면 자연적 또는 강제적 펠트화(felting)를 통하여 지향(oriented)된다. 상기 섬유들을 지향시키기 위한 다른 기술들은 직조, 긴 섬유들의 사전-응력부여(직조된 또는 직조되지 않은 것 모두), 종이 또는 종이-유사 섬유 매트 또는 격자 재료들로의 기계적 또는 열화학적인 정제 및 펄프화(pulping) 또는 가스 흐름을 이용한 다양한 배열로의 섬유들의 지향을 포함한다.

목질 섬유소 섬유 공급원은 연간 작물의 경우 연중으로, 또는 삼림 작물의 경우에는 좀더 드물게 수확되는 자연 그대로의 재료들을 포함한다. 그 밖의 공급원은 그 밖의 제품들, 예를 들면 에탄올 및 그 밖의 연료들의 처리 또는 생산으로부터, 또는 재활용 목질 섬유소 재료들로부터의 폐기 섬유들을 포함한다. 합성 공급원들도, 또한 가능하며, 비록 그것들은 본 발명의 목적들을 위하여 지금까지 고려되지 않았던 것들이다.

최종 양생된 조성물은 견고하고 또는 유연한 고체 재료이며, 이는 고체 및 액체 성분들의 혼합물로부터 생산되고, 그것들은 조합된 후에 고체 형태로 양생된다. 또한 그것은 발포형 고체로 될 수 있는데, 공기 또는 그 밖의 타입의 가스 포집을 통하여, 또는 당업계에서 알려진 기포 생성제의 도입을 통하여 이루어진다. 본 발명은 양생 이전의(pre-cured) 조성물 형태를 포함하는데, 여기서는 하나 혹은 그 이상의 성분들이 최종 양생을 가능하게 하는 필요한 시간이 될 때까지 억제된다. 용제, 왁스, 착색제 및 그 밖의 첨가제들이 상기 조성물내에 도입되어 상기 공정에 도움을 주고, 그리고 양생된 특성들을 변화시킬 수 있다.

표면 마감은 평편한 마감으로부터 거친 질감까지 변화가능하며, 이는 특정한 적용 예에서 요구되는 바에 의존한다. 이와 유사하게, 색상은 광범위하게 변화될 수 있으며, 강도, 밀도, 강인성, 경도 및 유연성 변수들도 마찬가지이다. 내화성은 첨가제 추가를 통하여, 그리고 무기 수화물(들)이 고온을 받게 될때, 수증기를 방출시키는 본연의 기질에도 기인하여 매우 높게 유지될 수 있다. 내수성은, 이미 설명한 바와 같이, 상당히 높으며, 그 이유를 잘 이해할 수는 없지만, 예상치 못한 우수한 결과이다.

본 발명 조성물의 임의의 바람직한 실시 예들은, 100% 고체 제품으로 설명될 수 있으며, 조성물들을 설명하도록 사용된 당업계의 용어는 휘발성 용제 또는 그 밖의 성분들 또는 양생 공정 도중 또는 그 후에 방출되는 성분들을 포함하지 않는 다. 그러한 바람직한 실시 예들은, 또한 어떠한 폐수 또는 그 밖의 방출수 흐름들도 발생시키지 않고, 또는 어떠한 바람직하지 못한 고체, 액체 또는 가스 방출물도 발생시키지 않는 방법들을 사용하여 생산될 수 있는데, 그 이유는 조성물을 구성하도록 사용되는 100%의 모든 성분들은 본 발명의 조성물로부터 얻어진 최종 제품들이 될 수 있기 때문이다. 그러나, 본 발명의 조성물은 무-용제성이고, 또는 아무런 방출물도 발생시키지 않는다는 것이 필수적이 아님을 알아야 한다. 이러한 상기 특성들은 친환경적인 측면에서 바람직한 것이고, 비록 반드시 요구되는 것이 아닐지라도, 바람직한 것이다.

본 발명의 추가적인 특징들은, 당업자들에게 본 발명의 요약 설명 및 이하의 상세한 설명과, 첨부된 특허청구범위를 함께 파악하면 쉽게 이해될 수 있을 것이다. 본 발명은 다양한 형태의 실시 예들로 구현되기 쉽지만, 이하에서 기재된 본 발명의 특정 실시 예들은 본 개시 내용을 단지 예시적으로 설명하기 위하여 의도된 것이고, 본 발명을 여기에서 기재된 특정 실시 예들로 제한하고자 의도된 것이 아님을 알아야 한다.

본 발명은 종래의 문제점들을 해소한 섬유질 교화성 석고 조성물을 제공한다.

본 발명의 조성물로부터 얻어질 수 있는 유용한 제품들의 하나는 방음 패널 재료로서, 상기에서 설명된 바와 같은 초 단 대마 섬유들로부터 얻어진다. 이러한 섬유들은 현재에는 상업용 가치가 적거나, 또는 없는 것들이다. 그것들은 석고와 결합될 수 있는데, 이는 재활용 공정들 및 상기에서 설명된 바와 같은 그 밖의 공급원으로부터 사용가능하며, 또한 상업용 가치가 적거나, 또는 없는 것들이다. 몇몇의 경우에서, 이러한 재료들에 연관된 비용 손실이 있는데, 종종 그것의 폐기에 관련된 큰 비용 손실이다.

이러한 방음 패널 재료는 필러 보드, 기판, 천정 타일 패널 및 방음 보드와 같은 건축 산업 분야에서 사용된다. 저 밀도 섬유보드로 특징지워질 수 있는 이러한 타입의 패널 재료들의 부가적인 용도는 도어, 자동차 매트 및 그 밖의 여러 적용 예들을 포함한다. 초 단 대마 섬유들을 석고에 결합시키기 전에, 그것들은 값비싼 수지들 및 그 밖의 첨가제들을 추가시킴이 없이 최대 강도를 내도록 지향시키는 방법으로 준비된다. 바람직한 시도는 자연적으로 이러한 섬유들을 포드리니어(Fourdrinier) 공정 또는 유사한 기술들을 통하여 펠트화시키는 것이다.

특별히 바람직한 방법은, 상기 섬유들을 물과 탱크, 터브(tub), 통(vat), 또는 그 밖의 적절한 용기 유닛내에서 혼합하고, 화합물 재료를 혼합 또는 교반 장치를 이용하여 교반하되, 상기 화합물 재료 체적을 강하게 교반하여 상기 섬유 가닥들이 각각으로부터 분리하고, 그리고 상기 액체를 통하여 분산될 때까지 교반하며, 걸죽한 수성 슬러리를 형성하는 것이다.

상기 슬러리내의 섬유의 존재 정도는 '광액 농도'로 불리운다. '광액 농도'는 슬러리내에서 물에 대한 섬유의 비율이며, 그리고 강한 섬유보드 및 평활한 표면을 생산하는 때에, 중요한 매개 변수이다. 너무 높은 광액 농도는 덩어리들을 초래하며, 이는 울퉁불퉁한 표면을 형성하고, 그리고 상기 공급원 섬유의 내부-펠트화를 제한하며, 그에 따라서 강도 특성들을 저하시킨다. 이상적으로는 상기 광액 농도는 품질 목적을 위해서는 가능한 한 낮아야 하고, 그렇지만 생산 속도 및 적은 물 사용을 위해서는 가능한 한 높아야 한다.

전형적으로, 상기 물 온도는 0.5 내지 50, 바람직하게는 25 내지 40℃의 범위일 것이며, 이는 섬유가 상기 슬러리내에 0.5% 내지 12%, 바람직하게는 1% 내지 7%, 가장 바람직하게는 2% 내지 4%(체적 기준)의 범위내에 존재하는 경우이다. 상기 걸죽한 수성 슬러리는, 일정시간 동안 교반되어 어떠한 기존의 결합이라도 확실한 분리를 보장하며, 이는 상기 슬러리내의 섬유량 및 최종 특성에 의존한다. 전형적으로, 이는 2 내지 30분, 바람직하게는 5 내지 15분, 가장 바람직하게는 8 내지 12분이며, 상기 교반 장치의 타입 및 속도와, 상기 슬러리내에서 사용된 섬유에 의존한다.

상기 섬유는 그 다음, 슬러리로부터 제거되는 데, 일반적으로 스크린 선별, 또는 배수 및 스카핑(scraping), 또는 그 밖의 방법들을 이용하여 상기 용기 유닛으로부터 제거된다. 이는 과도한 액체가 상기 걸죽한 수성 슬러리내의 섬유로부터 흘러 배출되도록 하고, 흠뻑 젖은 미성형의 걸죽한 덩어리를 남기게 된다.

상기 걸죽한 덩어리는, 그 다음 성형 장치(몰드, 데클박스(decklebox), 또는 그 밖의 것)으로 이송되어 상기 덩어리를 사전-결정된 크기 및 형상으로 성형시킨다. 상기 성형된 걸죽한 덩어리는, 그 다음 가열, 흡입, 공기 흐름, 및 가압을 이용하여 반-견고 상태를 얻게 되며, 이는 상기 덩어리가 필요한 형태 및 저-밀도의 반-견고 섬유보드 특성을 얻을 때까지 실행된다. 이는 상기 용기 유닛내에서 섬유의 대단히 공격적인 분리, 그 다음 펠트로의 공격적인 유도, 또는 개별적인 섬유 가닥들의 재통합 결과이며, 여기서 그것은 목질 섬유소 섬유 공급 원료내의 고유한 셀룰로오스 결합제들에 의해서 강화되어 저-밀도의 반-견고 섬유보드를 얻은 것으로 판단된다. 시간 및 온도는 크게 변화되는 데, 그것은 생산되어지는 패널의 두께에 따라서, 그리고 그것들이 양생 싸이클 도중에 악영향을 유발시키는 과도한 수분없이 무기 수화물 및 중합체 성분들과 상호작용하고, 그리고 결합하기에 충분할 정도로 건조되는 정도에 의존한다. 그 밖의 인자들, 예를 들면 건조 조중에 뒤틀림 및/또는 변형을 최소화하는 것은, 제조작업 도중에 작업자에 의해서 고려되어야 할 필요성이 있다.

상기 재료는, 또한 다른 셀룰로오스 재료, 착색, 펄라이트 및 필러를 포함할 수 있다. 목표가 된 재료는, 전형적으로 제곱 피트당 3 내지 20 파운드의 밀도를 갖고, 그리고 소음 감소율(NRC) 값이 적어도 45 이며; 그러나 상기 재료의 최종-용도는 보다 높은, 또는 보다 낮은, 극한 값으로 변화가능할 것이다. 이러한 섬유 준비 공정은 석고 및/또는 그 밖의 무기 수화물(들)과의 결합 준비를 위하여, 다양한 두께의 건조 매트들을 준비하도록 사용된다.

상기 준비된 섬유 매트는 일련의 장치들을 따라서 인발되어 탈수되고, 강제통풍식 공기, 가열, 및 흡입들을 활용하게 된다. 이러한 촉매의 결합은 상기 매트를 가압하고, 상기 섬유의 연계된 테두리들을 강제로 혼합시켜서 견고한 섬유 체인을 형성하며, 그것의 두께 및 밀도는 섬유량과, 상기 촉매의 강도에 의해서 결정된다. 산업용 대마는 예외적으로 이러한 작업에 매우 적합한데, 그것은 쉽게 그리고 강하게 이러한 공정 결과로서 혼합하기 때문이며, 부가적인 재료들의 도입을 위한 일정 수준의 다공성을 허용하기 때문이다.

일단 완전하게 건조되면, 상기 매트는 이송 지점으로 보내지고, 여기서 그것은 상기 바람직한 무기 수화물 및 중합체의 억제된 안개(fog), 스프레이 및/또는 물이 없는 슬러리에 도입되며, 상기 매트의 다공성 공극들을 통하여 침투되고, 상기 재료에 스며든다. 선택적으로, 과량의 무기 수화물 및 중합체가 도입되어 상기 최종 표면 및/또는 섬유 매트가 완전하게 흠뻑 젖고, 그리고 더 이상 다공성이지 않도록 할 수 있다. 비록 그것이 바람직하지만, 그것은 상기 무기 수화물 및 중합체(또는 중합체 성분들)가 상기 섬유 매트로 도입되기 이전에, 사전-혼합되거나 또는 사전-섞이는 것을 전적으로 필요로 하지는 않는다. 성분들은 점증적으로 도입될 수 있으나, 최종 사용 제품은 양생된 조성물로서, 이는 의도적으로 지향된 섬유들, 원하는 형상으로 양생된 무기 수화물 및 중합체, 또는 이후에 성형될 수 있고, 몰드 처리될 수 있으며, 기계 가공 또는 그 밖의 최종 형상으로 가공될 수 있는 거친 형상으로 양생되는 무기 수화물 및 중합체를 포함한다.

방음 패널 재료들을 제작하는 데에 사용되는 섬유, 무기 수화물 및 중합체들의 상대적인 량들은 각각의 아래와 같다:

40 내지 95, 바람직하게는 60 내지 85, 가장 바람직하게는 80, 중량부 섬유,

3 내지 40, 바람직하게는 10 내지 25, 가장 바람직하게는 15, 중량부 석고,

1 내지 20, 바람직하게는 2 내지 5, 가장 바람직하게는 5, 중량부 중합체.

상기 매개 변수들에는 넓은 범위가 있는데, 그 이유는 몇몇 적용 예에 대한 상기 방음 패널제품의 노출된 표면 또는 면이, 상기 패널의 후면과 동일한 조성을 가질 필요가 없기 때문이며, 그러나 그 외의 적용 예에 대해서는 다소 균질한 재료로 이루어질 수도 있다. 예를 들면, 낮은 경도, 강인성 및 강도 요구조건을 갖는 천정 타일의 경우, 상기 무기 수화물 및 중합체는 상기 제품의 가시적인 표면에만 집중될 수 있으나, 반면에 벽체 패널, 필러 보드들 또는 자동차 적용 예에 대해서는, 보다 균일한 강도가 상기 제품의 전체 두께에 걸쳐서 요구될 수 있다. 상기 범위 중 가장 넓은 범위는 상기 적용 예들의 범위를 포함하고, 각각의 섬유, 무기 수화물 및 중합체 중량에 대한 가장 바람직한 80:15:5 중량부는 방음 패널 재료를 위한 것이며, 그러나 요구되는 것보다 강한 재료가 큰 시장을 형성하는 천정 타일로서 사용될 수 있음은 물론이다. 그러나, 실제로는 상기 천정 타일은 비용을 최소화하는 쪽으로 치우칠 것이며, 이는 일반적으로 상기 중합체 부분을 최소화함으로써 달성된다. 그와 같은 측면은 상기 비율이 95:3:2에 보다 근접하도록 이동할 것을 제안한다. 다른 가능성은, 천정 타일에 대해서, 특별히 재활용 석고를 사용하는 손실적인 비용 측면이 있기에, 상기 석고 및 중합체 량은 보다 높은 강도 및 보다 높은 내화성을 갖도록 증가되어 상기 조성물이 40:40:10 비율로 향하여 이동하도록 할 수도 있을 것이다. 비용 측면은 상기 천정 타일 시장에 관해서는 필수적인 사항으로서, 이는 종종 가격에 매우 민감한 경우가 있다.

상기 이전 기재 내용(및 이후의 기재 내용)에서, 바람직한 무기 수화물 및 중합체의 안개, 스프레이 및/또는 물이 없는 슬러리에 대해서는, 20℃ 내지 95℃(바람직하게는 40 내지 85, 가장 바람직하게는 70 내지 80℃) 사이의 온도에서 서로 혼합된 이하에 기재된 건조 성분들이 매우 적절하다:

40 내지 90, 바람직하게는 50 내지 80, 가장 바람직하게는 75, 중량부 석고,

2 내지 35, 바람직하게는 10 내지 25, 가장 바람직하게는 17, 중량부 이소시아네이트(MDI),

5 내지 60, 바람직하게는 25 내지 50, 가장 바람직하게는 39, 중량부 피마자유(표준 산업용, 원유(crude) 또는 제1 등급),

1 내지 5, 바람직하게는 2 내지 3, 가장 바람직하게는 2, 중량부 이산화 티탄,

0 내지 5, 바람직하게는 2 미만, 중량부의 적절한 건조제, 예를 들면 합성 제올라이트로서, 다른 성분들 내에서 발견되는 수분 레벨들에 반응하여 결정되는 량을 가짐,

1 내지 5 중량부의 적절한 착색 안료로서, 색상 매칭으로부터 결정되는 바와 같이 원하는 색상에 의존하는 량 및 타입을 가짐,

소량의 양생제로서, 예를 들면 이부틸주석 디라우레이트, 삼급 아민 또는 그와 같은 다른 적절한 촉매/촉진제들이며, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 쉽게 결정될 수 있음,

부가적인 성분들로서, 당업계의 통상의 지식을 가진 자에 의해서 결정되어 특성들을 상기 최종 물품의 최종 원하는 특성으로 향하여 조절함.

여러 예들은 적은 량의(1 내지 5 중량부) 수크로오스 폴리올의 첨가를 포함하여 그와 같은 제작물을 보다 견고하게 한다. 그 밖의 다른 성분들은 당업계에서 알려진 폴리올 첨가제를 포함하여 제품 파단 강도, 탄력성, 경도, 강인성 또는 유연성등을 향상시키지만, 이에 제한되는 것은 아니다. 추가적으로 첨가제는 흐름 개선제, 왁스, 자외선 억제제, 항균제, 필러 등을 포함하며, 미량의 잔류수, 또는 미량의 첨가수들은 발포제로서 작용하여 상기 제품내에 기포를 형성시키고, 밀도를 낮춘다. 그 밖의 당업계에서 알려진 기포 생성제, 예를 들면 알콜, 알칸, 냉매 또는 포집 가스들이 물 대신에, 또는 물에 추가되어 사용될 수 있고, 용제, 예를 들면 스티렌 단량체가 사용되어 개선된 혼합 및/또는 보다 우수한 상호작용을 다른 중합체, 무기 수화물 및 목질 섬유소 섬유 성분들 사이에서 촉진할 수 있다.

다른 바람직한 실시 예는 보다 긴 셀룰로오스 섬유 재료들의 도입을 포함하고, 그것들을 층층이 쌓아서 섬유의 대칭적 배열을 건조 형태로 형성하며, 또는 그것들을 노출시켜서 상기에서 설명된 바와 같은 동일한 기술적 사건들의 조합을 형성할 수 있다. 상기 재료의 윤곽은 사전에 정해지고, 그리고 의도된 최종 용도에 따른 재료의 폭 및 밀도를 최적으로 포함한다. 이러한 재료는, 그 다음 무기 수화물 및 중합체의 안개, 스프레이 및/또는 물이 없는 슬러리와 조합되고, 이러한 무기 수화물 및 중합체는 재차 상기 재료내의 공극들을 따라서 흘러서 공간을 원하는 정도로 채우며, 그리고 결합 강도를 얻는다. 그 다음은 보다 짧은 길이의 또는 다른 셀룰로오스 재료들의 2차 층, 또는 층들의 형성이 뒤따르게 되며, 그 후에 결합된 재료로 가압처리되어 라미네이트를 형성한다.

또 다른 바람직한 실시 예에서, 목재, 인피 식물 또는 그 밖의 목질 섬유소 섬유들은 지향되어, 상기 가닥들이 실질적으로 평행으로 배치될 수 있으며, 이는 엔지니어링 목재 산업분야에서 잘 확립되고, 그리고 쉽게 구현가능한 공정들 및 장치를 사용할 수 있다. 가닥 지향은 목재 가닥들을 지향시키기 위하여 사용되는 장치들 및 방법들에 작은 개조를 가하여 얻어질 수 있는데, 이는 통상적으로 지향된 가닥 보드 또는 "OSB"등으로 알려진 패널 제품 타입을 위한 것이다. 그러한 장치 및 방법들은, 또한 곡물 줄기 및 대마 섬유들의 가닥들도 지향시키도록 사용되는 것으로서, 당업계에 잘 알려져 있다. 이와 유사하게, 기계 장치 및 공정은 공학적 구조의 목재 제품들, 통상적으로 긴 가닥의 재목 또는 "LSL"로 알려진 것들을 위하여 개발된 것이다. 상기 OSB 및 LSL 사이의 중요한 차이점은, 상기 OSB는 목재 웨이퍼를 사용하여 패널 제품들, 통상적으로 건축 덮개로 사용되는 것을 생산하도록 활용되는 경향이 있지만, 반면에 상기 LSL는 목재의 훨씬 긴 가닥들을 이용하여 목재 제품들, 예를 들면 빔 또는 가느다란 엔지니어링 목재 제품들로서 사용되는 제품을 생산하는 경향이 있으며, 통상적으로 하중 지지용 건축 적용물로서 사용된다.

일례로서, 가닥 지향은 매트 지향 장치를 사용하여 이루어지는데, 이는 다수의 회전 디스크들을 포함한다. 한가지 예로서, 조각들은 고정 또는 가압되기 전에 주름진 패널상에서 진동된다. 상기 주름진 부분들은 상기 가닥들을 정렬시킨다. 다른 예에서, 상기 가닥들은 이격된 그리드(grid) 형태 내측에 위치된 평행으로-정렬된 다수의 수직 바 위로 낙하되는데, 이것들은 상기 가닥들의 길이보다 좁은 폭을 갖는 것이다. 상기 그리드 상에서 상기 가닥들의 진동 또는 흔들림은 상기 가닥들이 관통하여 낙하되도록 하고, 실질적으로 한 방향으로 지향되도록 한다. 교차-지향을 갖는 층들은 어느 한층의 가닥 지향이 다른 층의 가닥 지향에 대하여 직교하는 곳에서 생산되어, 강성 및 강도를 기계 제조방향에 대해 평행 및 직교방향 모두에서 향상시키게 된다.

예를 들면, 덮개 또는 패널 제품은 중심부 및 2개의 표면층들을 가질 수 있으며, 상기 중심부 층내의 상기 가닥들의 지향은 상기 표면 층내의 상기 가닥들의 지향에 대해서 직교할 수 있다. 그러한 패널 또는 덮개 제품들은, 비록 모든 방향에서 고강도를 갖지는 못할지라도, 상대적으로 균일성을 갖는 경향이 있다. 고강도 목재 제품들에 대하여, 상기 섬유들은 모두 평행 배열로 지향되어 길이 방향의 인장 및 압축 강도들을 최대화시키고, 동시에 높은 휘어짐 및 횡전단 강도들을 유지시키는 경향이 있으며, 상기 제품은 상대적으로 쉽게 길이 방향의 규격을 따라서 쪼개질 수 있다. 본 발명의 목적을 위하여, 상기 섬유들의 지향은 본 발명의 조성물로부터 생산되는 각각의 제품 또는 제품 세트들에 대한 엔지니어링 요구조건에 비하여 중요한 고려 사항이다. 다른 타입의 목재 및 패널 제품들에 대한 엔지니어링 강도 표준들이 매우 잘 개발되어 있으며, 이것들은 임의의 적용 예에 대해서 반드시 충족되거나 초과되어야만 하고, 및/또는 임의의 산업, 및/또는 고객 인증을 반드시 얻어야만 한다.

바람직한 실시 예에서, 무기 수화물 및 중합체의 안개, 스프레이 및/또는 물이 없는 슬러리들은, 예를 들면 상기에서 설명된 바와 같이, 층들 사이의 건조 지향된 가닥들로 유입되지만, 그러나 상기 수화물 및 중합체를, 이전에 설명한 바와 같이 완전한 매트에 도입할 수도 있다. 우선적인 것은 상기 수화물 및 중합체를 층사이로 도입하여 상기 섬유 매트의 전체 두께에 걸쳐서 상대적으로 일관된 량의 결합을 이루는 것이며, 이는 상대적으로 두꺼운 매트내에서 상기 수화물 및 중합체를 일측 또는 다른 측으로부터 끌어 당겨서는 이루기 어려운 것이다. 상기 섬유들을 지향시키기 전에, 그것들을 수화물 및 중합체와 사전처리하는 것은 상당히 어려운 경향이 있으나, 그것은 또한 상기 섬유 조성물을 준비하는 방법과 같이 실행하는 것이 바람직하다. 사전-처리된 섬유들은 상당히 끈적하고, 그리고 지향시키기 어려운 경향이 있으며, 상기 장치가 쉽게 더러워지기는 하지만, 반면에 그러한 어려움은 상기 수화물 및 중합체를 점증적으로 층 사이에 도입할 때, 또는 상기 매트가 지향된 섬유들로부터 어느 정도 준비된 이후에는 감소한다. 다시 설명하면, 비록 그것이 바람직하기는 하지만, 그것은 상기 무기 수화물 및 중합체(또는 중합체 성분들)들이 섬유 매트에 도입되기 이전에, 전적으로 사전-혼합되거나 또는 사전-섞여야만 할 필요는 없다.

OSB 및/또는 LSL 섬유 기반의 재료들을 제작하기 위하여 사용된 섬유, 무기 수화물 및 중합체의 상대적인 량들은 각각 아래와 같다:

40 내지 90, 바람직하게는 60 내지 85, 가장 바람직하게는 70, 중량부 섬유,

5 내지 40, 바람직하게는 10 내지 25, 가장 바람직하게는 15, 중량부 석고,

5 내지 30, 바람직하게는 10 내지 20, 가장 바람직하게는 15, 중량부 중합체.

다시 설명하면, 상기에서 설명된 바와 같은 저밀도 방음 재료의 경우에서와 같이, 섬유, 바람직한 무기 수화물 및 중합체의 비율을 구성하는 성분들의 범위에는 큰 차이가 있다. 그러나, 이러한 이유들은 본 발명의 조성물로부터 제작된 이러한 보다 높은 밀도의 목재 섬유 기반의 제품들의 경우에서는 다소 다르다. 예를 들면, 완전하게 공극들을 채워서 평활한 표면 마감을 부여하고, 종래의 OSB 또는 LSL 제품들에 비하여 높은 방수성을 갖도록 하며, 그리고 증가된 내화성을 갖는 것이 강도보다 중요한 곳에서는, 상기 석고가 최대화되지만, 반면에 만일 강도가 중요 요구 조건이라면, 상기 섬유가 최대화된다. 상기 섬유, 무기 수화물 및 중합체의 70:15:15 중량부 또는 중량 퍼센트 비율은 적절한 공극 충전, 종래의 OSB 및 LSL 제품들에 비하여 다소 개선된 내수성 및 증가된 내화성을 제공하며, 제품 강도의 큰 저하는 없다. 그러나, 상기 비율은 강도가 무엇보다도 중요한 곳에서는, 80:5:15로 이동될 수 있으며, 그 밖의 다른 방향으로, 즉 강도가 평탄성, 내수성 및 내화성보다 거의 중요하지 않은 곳에서는 40:40:20로 이동할 수 있다.

다른 바람직한 실시 예는 기계를 이용하여 조각난 또는 분쇄된 종이를, 상기 조성물을 위한 목질 섬유소 섬유의 공급원으로서 사용하는 것을 포함한다. 예를 들면, 폐기 석고 벽판 재료는, 대체로 석고, 및 상기 벽판 재료 제품의 외측면을 형성하는 종이를 포함하여 이루어졌음은 잘 알려져 있다. 전형적으로, 건조된 석고 벽판 재료 폐기물의 경우, 폐기 석고 벽판 재료에서 발견되는 종이는 상기 폐기물 재료의 5% 내지 15% 중량이고, 나머지는 실질적으로 석고이다. 폐기 석고 벽판 재료는 종종 습식 상태에 있는데, 그 이유는 상기 요소들에 노출되어서이며, 그것은 본 발명의 조성물내에 포함되기 전에 상기 재료를 건조시키는 것을 필요로 할 수도 있다.

이러한 바람직한 실시 예에 대하여, 상기 벽판 재료 폐기물들은 조각나거나 또는 분쇄되며, 상기 종이는 작은 입자들이 되어서 때때로 당업계에서 "보플(fluff)"로서 불리운다. 상기 폐기 재료가 조각난 또는 분쇄된 때, 젓은 상태 또는 건조된 상태이던지 무관하게, 상기 재료는 비록 탈수되지는 않을지라도, 본 발명의 중합체에 결합되기 이전에 상당히 건조될 필요가 있다. 본 실시 예에서 석고, 섬유 및 중합체의 이러한 결합물로 이루어진 최종 재료의 강도를 최대화하기 위하여, 상기 보플 형태의 섬유는 단일 섬유로서, 또는 여기에서 설명된 바와 같이 다른 섬유들과의 조합으로 의도적으로 지향됨으로써, 상기 조성물로부터 제작된 최종 제품들이 최대한의 응력을 받을 것으로 예상되는 방향에서 증대된 강도를 얻게 된다.

예를 들면, 조성물이 루핑 슁글(roofing shingles) 또는 말려진 루핑(roofing) 재료를 제작하기 위하여 사용되면, 상기 보플은 길이 방향, 위도 방향 및 횡 방향들에서 각 방향으로 가해지는 각각의 부하들을 받을 수 있는 충분한 강도가 있도록 지향된다. 그러한 루핑 또는 외벽체 커버 재료들은 종종 머리부가 구비된 못 또는 스태플(staples)을 통하여 시공되며, 이것들은 설치된 후에, 상기 지붕이 실질적으로 태풍 또는 그와 유사한 것에 노출되는 때에는 상기 슁글 또는 말려진 루핑 재료는 쉽게 관통하여 찢어지지 않아야 한다. 실제적인 목적들을 위하여, 이러한 실시 예에서, 상기 섬유는 무기 수화물(재활용 폐기 벽판 재료 경우에는 석고), 섬유(재활용 폐기 벽판 재료 경우에는 보플) 및 중합체(폴리우레탄 또는 그 밖의 적절한 것)의 액체 혼합물 내에서 모든-방향으로 휘저어지거나 또는 혼합된다. 최종 양생시, 상기 섬유는 모든 방향으로 지향되어 모든 방향에서 충분한 강도를 얻고, 결과적으로 충분히 강한 제품, 특히 못 또는 스태플 관통 파단에 강한 제품을 얻는다.

'보플 섬유' 기반의 재료들을 제작하는 데에 사용된 섬유, 무기 수화물 및 중합체의 상대적인 량들은 각각 아래와 같다:

5 내지 30, 바람직하게는 5 내지 15, 가장 바람직하게는 10, 중량부 섬유,

40 내지 90, 바람직하게는 50 내지 80, 가장 바람직하게는 65, 중량부 석고,

5 내지 50, 바람직하게는 10 내지 40, 가장 바람직하게는 25, 중량부 중합체.

폐기 석고 벽판 재료를 조각내거나 및/또는 분쇄하여서 얻은 보플을 사용하는 경우, 가장 단순하고, 적은 비용적인 시도는 건축 몰딩재, 해상 코팅제, 산업용 코팅제, 도로 보수용 재료들, 주차장 건축물 코팅제, 지붕 재료들 및/또는 그 밖의 제품들로 변환되어지는 폐기 벽판 재료의 일부분으로서 나오는 섬유를 단순히 사용하는 것이며, 이는 다른 공급원으로부터 부가적으로 섬유 또는 석고를 구입할 필요가 없다. 그러나, 상기 비율들은 특정한 엔지니어링 또는 고객 요구조건에 적합하도록, 또는 상기 공급 재료내의 변화 또는 불규칙성을 고려하여 조절될 수 있다. 예를 들면, 상기 보플 섬유 퍼센트는, 만일 상기 유입 폐기 벽판 재료가 품질이 낮거나, 다른 공급원으로부터의 보다 높은 품질의 석고 및/또는 그 밖의 무기 수화물과 혼합될 필요가 있거나 하는 경우에는, 감소되어져서 임의의 제품 품질, 예를 들면 탄력성 또는 유연성을 유지시킬 수 있다. 다르게는, 부가적인 섬유가, 제품들 예를 들면 말려진 루핑(roofing)과 같이 부가적인 못 관통 파단 저항성이 요구되는 곳에서는 추가될 수 있다.

상기 보플 섬유의 모든-방향으로의 우수한 분배 목적을 얻기 위하여, 혼합 온도는 20 내지 95, 바람직하게는 40 내지 90, 가장 바람직하게는 70 내지 80℃ 이어야 하고, 그리고 상기 혼합은 높은 전단 능력의 혼합 장치 및 공정들을 활용하여 상기 온도에서 최소 5 내지 30분, 바람직하게는 15 내지 25분 및 가장 바람직하게는 20분간 지속적으로 이루어져야 한다. 그러나, 얼마나 길게 상기 혼합이 지속될 수 있는 지에 대해서는, 일단 상기 최초 혼합이 실행된 다음에는 제한은 없다. 예를 들면, 제조 공장에서, 상기 혼합물을 해당 온도에서, 변함없는 교반을 유지시키는 것은, 그것을 다른 장소로 이동시키기 위하여 포장하거나, 또는 상기 제조 공장에서 최초로 혼합시켜서 최종 고형 제품들로 변환시키기 이전까지 유지시키는 것은 우수한 작업방식이다.

본 발명의 조성물은 실내 및 실외 도어들을 제조하기 위하여 사용될 수 있다. 가격 경쟁력이 있는 도어를 생산하기 위한 공정들은, 비용을 줄이기 위해서 신중하게 최적화될 필요가 있다. 이러한 비용을 줄이기 위한 필요성은, 이전의 모든 바람직한 실시 예들 및 예들에서도 해당되지만, 그러나, 상기에서 설명된 바와 같이, 전형적인 도어는 대부분의 다른 재료들보다도 훨씬 두껍게 제작되기 때문에, 도어 제작을 특별하게 고려하여, 전형적인 도어의 중심부에 최소한의 재료가 사용되도록 할 필요성이 있다. 현재 생산된 도어들은 속이 빈 제품들로서, 상부, 하부 및 측부에서 내,외측 표피 재료에 결합된 레일 및 틀(stiles)들을 포함하고 있다. 상기 틀 및 레일들은 전형적으로 엔지니어링 목재로서 제작되며, 상기 표피 재료들은 목재 섬유 합성물 또는 금속 판들로부터 압착 제작된다. 여전히 고체 목재 도어가 유용하지만, 그것들은 더 이상 대부분의 시장을 대표하지는 못한다. 본 발명의 조성물로부터 부분적으로 도어를 생산하는 한가지 방법은, 기존의 표피 재료들, 틀 및 레일들을 활용하고, 그리고 고도로 발포된 상대적으로 작은 량의 본 발명의 조성물을 단순하게 사용하여 부분적으로 또는 완전하게 중공형 도어를 채워서 그것을 보다 견고하고, 내화성이 높도록 제작하는 것이다. 만일 상기 중심부가 부분적으로 또는 완전하게 본 발명의 내화성 조성물로 채워진다면, 내화 등급이 부여되지 않은 기존의 실내 주거용 도어 타입은 상업적인 적용 예에서 사용될 수 있도록 격상될 수 있고, 보다 높은 가격이 얻어질 수 있다.

다르게는, 2개의 반쪽 도어들(각각 전체 두께의 절반으로 이루어짐)이, 표피를 형성하는 속이 찬 조성물과, 나머지 부분을 형성하는 발포형 조성물을 갖는 몰드들로부터 제작될 수 있다. 상기 2개의 반쪽들은 조성물 또는 그 밖의 수단들에 의해서 서로 결합될 수 있다. 부가적인 강도를 얻기 위해서, 엔지니어링 목재 또는 OSB, LSL 및/또는 그 밖의 목질 섬유소 섬유를 갖는 조성물로부터 제작된 틀 및 레일들이, 상기 도어가 몰드 형성되는 경우에 삽입될 수 있다. 이러한 방식으로, 본 발명의 조성물로부터 도어의 단지 일부 구성부분이 아닌, 전체적인 도어를 제작하는 것이 가능하다.

상기 도어 예들은 본 발명의 유용한 특징을 나타내는 것으로서, 다른 바람직한 실시 예들은 다른 제품들을 생산하기 위하여 조합될 수 있을 것이다.

선행 페이지에서 기재된 각각의 이러한 바람직한 실시 예들 및 예들에서, 상기 공정들은 수화물이 실질적으로 분해하는 온도보다 낮은 온도에서 실행되어, 과도한 수증기의 방출을 회피하거나 또는 적어도 최소화시키는 것이 요구되는데, 이러한 과도한 수증기는 제조 공정들을 방해할 수도 있고, 및/또는 최종적으로 양생된 조성물의 강도 및 그 밖의 품질들 및 특성들을 저하시킬 수 있음을 알아야 한다.

이러한 설명을 목적으로, 상기 용어 "건조"는 조성물의 성분들 또는 재료들이 실질적으로 수분이 없는 상태를 의미한다. 대조적으로, 상기 용어 "젖은"은 수성 슬러리 또는 재료들이, 물로서 상당한 자유 수분이 존재하는 정도까지 포화된 상태를 포함한다. 전형적으로, 무기 수화물들의 경우에는, 이러한 설명을 목적으로, 상기 수화물들의 건조된 형태는 5% 미만의 자유 수분(% 중량으로)을 포함한다. 상기 섬유 성분들 또는 재료들의 경우, 건조된 재료로 간주되기 위해서는 상기 수분 함량은 15% 미만이 필요할 것이다. 바람직하게는, 상기 수분 함량은 상기 무기 수화물들에 대해서는 2% 미만이고, 그리고 상기 목질 섬유소 섬유에 대해서는 7% 미만이다. 과도한 수분은 대체로 다른 것들보다도, 건조제 및/또는 증발 기술들을 활용하여 제거된다. 당업자들은 상기 조성물의 다양한 성분들에 대해 적절한 수준의 건조도를 결정할 수 있고, 그리고 적절한 기술들, 예를 들면 가열, 통풍, 건조제 첨가 등을 활용하여 그와 같은 건조 레벨들을 얻으며, 상기 무기 수화물 성분들이 과도하게 분해하지 않도록 하고, 또는 상기 섬유들이 너무 건조되지 않도록 하며, 그에 따라서 상기 조성물의 양생 싸이클 이전 또는 도중에 너무 취약하거나 또는 너무 부서지지 않도록 할 수 있을 것이다. 작업자는 시험 또는 기구들을 활용하여 수분 함량을 측정할 수 있으며, 또는 시행오차법에 의해서 필요한 건조도 또는 건조 작업의 상대적인 량을 판단할 수 있을 것이다.

건조된 재료들을 사용하는 중요한 잇점은, 임의의 중합체들은, 예를 들면 폴리우레탄은 상기 무기 수화물들 또는 섬유들내에서 불규칙적인 형상들 또는 공극들이 존재하는 것을 필요로 하지 않아서 강한 결합을 얻을 수 있다는 점이다. 임의의 이론에 구속되기를 원치 않지만, 상기 중합체가 폴리우레탄인 바람직한 실시 예들의 MDI 또는 다른 이소시아네이트의 경우에서, 상기 이소시아네이트는 무기 수화물들 내에서 수산기 그룹들과 공유 결합을 형성할 수 있고, 또한 목질 섬유소 섬유들 내에서 수산기 그룹들과 공유 결합을 형성할 수 있기 때문으로 여겨진다. 공유 결합들은 일반적으로 무기 수화물들의 수화 및/또는 결정화 및/또는 석출로서 형성되고, 기본적으로 습식 공정에서 형성된 조성물 또는 재료들내에서 물리적으로 결합하는 어떠한 기계적인 결합보다도 훨씬 강하다. 본 발명은 평활한 섬유들 및/또는 무기 수화물들과, 거친 또는 불규칙적인 것들을 사용할 수 있고, 그에 따라서 다양한 공급원, 섬유 및 무기 수화물들의 타입에 대한 신중한 선별 또는 구별의 필요성을 줄이면서도 충분한 결합력을 얻을 수 있다.

조성물의 최종 양생된 형태는 다양한 형상, 구조적 및 비-구조적일 수 있다. 한 가지 바람직한 형태는 패널 보드로서, 통상적인 크기 및 두께들을 포함하여 다양한 건축물 및 그 밖의 여러 적용처에서 사용될 수 있다. 다른 형태는 기둥 또는 빔 형상들이다. 조성물은 몰딩되거나 또는 다르게는 최종 형상들로 직접적으로 성형될 수 있으며, 또는 후속적으로 부가적인 성형, 몰딩, 기계 가공 및/또는 그 밖의 작업들을 통하여 생산자 또는 최종 사용자들이 원하는 어떠한 크기, 형상 및 마감 특성으로 최종 처리될 수 있는 거친 형상들로 성형될 수 있다.

최종 바람직한 제품의 실시 예들은 다양한 건물 및 건축 재료들, 예를 들면 상기에서 설명된 것들과 같은 것을 포함하지만, 이러한 제품들 또는 산업들로 제한되지는 않는다. 예를 들면, 상기 섬유의 타입 및 지향과, 사용된 중합체 선택 및 상기 중합체 내에 사용된 성분들의 량 및 타입 차이들에 따라서, 상기 최종 제품들은 견고하거나 또는 유연할 수 있다. 유연한 제품들의 예들은 루핑(roofing) 재료들이며, 말려진 루핑 제품들 및 유연한 슁글 제품들 모두를 포함한다. 상기 유연성의 크기는 상기 조성물로 제작된 최종 재료들의 타입 및 두께와 원하는 특성에 따라서 다를 것이다. 말려진 루핑 재료들은, 말려진 형태로 제작되고, 이송되는 것이 필요치 않는 슁글들 보다 일반적으로 훨씬 더 유연하게 제작된다.

이와 유사하게, 자동차에서 사용되는 몰드 부품들, 예를 들면 대시 보드들, 내측 도어 패널등을 제작하는 데에 사용하기 위해서는, 상기 조성물의 형상, 마감 및 유연성 요구 사항들은 종종 구조적인 건축 재료들과는 상당히 다르다. 표면 마감, 색상, 질감 및 윤곽 형상화는 한 영역으로서, 특히 조성물의 자동차, 항공 및 이에 유사한 적용 예는 전통적인 평편하고, 꾸밈이 없으며 그리고 통상적으로 견고하고 무색상인 건축 및 건물에서 사용되는 조성물용 적용 예에 비하여 매우 다르다. 영화 소품은 광범위한 특성, 형상, 유연성 및 마감등이 포함된 응용 영역의 한 예이다.

추가적인 바람직한 실시 예는 라미네이트 바닥제 제품들의 제조에서 조성물의 사용이며, 다양한 마감과 다양한 섬유 타입들을 사용한다. 종래 기술의 라미네이트 바닥 제품들보다 월등한 본 발명 조성물의 현저한 특징은, 본 발명의 조성물이 여기에서 기재된 모든 타입의 섬유들과 사용될 수 있어서, 상대적으로 보다 강한 내수성 및 수분 저항성을 갖는다는 점이다. 종래 기술에서 현재 생산되는 표준 제품들은 화장실내, 또는 그 밖의 물 또는 많은 수분에 노출되는 장소에서, 특히 만성적으로 또는 장기간 사용되는 조건하에서는 적합하지 못하다.

상기 라미네이트 바닥 제품들은 마감 처리되고, 표준 또는 당업계에서 통상적으로 알려진 것과 유사한 크기 및 형상들로 제작될 수 있다. 부가적으로 차별되는 유익한 특징은 본 발명의 조성물로 제작된 라미네이트 바닥 제품들이, 일반적으로 종래 기술에서 얻어질 수 있는 통상적인 용도보다도 훨씬 용이하게 생산자, 고객 또는 사용자 취향에 적합하도록 변화될 수 있는 견고성, 유연성 및 탄력성의 매개 변수들을 가질 수 있다는 점이다. 향상된 내화성은 또 다른 유익한 특징이다.

본 발명의 조성물에 대한 다른 바람직한 적용 예는, 가구 또는 가구 부품들, 단열 재료들, 건축 몰딩재, 창호 부품들, 도어 및 도어 부품들의 제작에서 사용될 수 있다는 점이다.

본 발명은 상기에서 그것의 바람직한 형태로서 설명되었으나, 여기에서 제시되고, 설명된 특정 실시 예들은 제한적인 의미로 간주되어서는 안되며, 그 이유는 여러가지 변형물들이 가능하기 때문이다. 본 발명의 주제는 여기에서 개시된 다양한 요소들, 특징들, 기능들, 및/또는 특성들의 모든 신규한, 그리고 비-자명한 조합 및 부분 조합(subcombinations)들을 포함한다. 상기 개시된 실시 예들의 단일 특징, 기능, 요소, 또는 특성은 필수적인 것이 아니다. 이하에 기재된 특허청구점위는 신규하고, 그리고 비-자명한 것으로 간주되어지는 임의의 조합 및 부분 조합들을 포함한다. 다른 조합들 및 부분 조합들의 특징들, 기능들, 요소들, 및/또는 특성들은 현재 특허청구범위의 보정을 통해서, 또는 본 출원 또는 관련된 출원의 새로운 특허청구범위의 제시를 통해서 권리 주장될 수 있을 것이다. 그러한 특허청구범위는, 또한 그것들이 최초 특허청구범위에 비하여 권리 범위적으로 넓거나, 좁거나, 또는 동일하거나를 막론하고, 본 발명의 주제 내에 포함되는 것으로 간주된다. 본 발명은, 또한 전문가들이 본 출원 내용을 파악하고, 그들의 지식 및 선택적으로는 간단한 정기 시험들에 기초하여, 즉각적으로 이해할 수 있는 모든 실시 예들 및 모든 적용 예들을 포함한다.

Claims

물이 없이 중합체에 의하여 무기 수화물에 결합된 목질 섬유소 섬유를 포함하는 섬유질 양생 조성물.
제1항에 있어서, 상기 목질 섬유소 섬유는 상기 무기 수화물에 결합되기 이전에 의도적으로 지향된 것임을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 무기 수화물은 석고, 알루미나 삼수화물, 석회, 붕사 또는 벤토나이트의 수화물 형태들로부터 하나 혹은 그 이상이 단독으로 또는 조합으로 사용되는 것임을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 중합체는 폴리우레탄인 것임을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 목질 섬유소 섬유는 대마, 아마, 양마, 황마, 모시 또는 그 밖의 인피섬유 타입식물들로부터 하나 혹은 그 이상이 단독 또는 조합으로 사용되는 것임을 특징으로 하는 조성물.
제5항에 있어서, 상기 목질 섬유소 섬유는, 또한 일반적으로 목재 또는 엔지니어링 목재 제품들 또는 부품들로서 언급되는 건물 또는 건축 재료들, 가구 또는 그 밖의 실내 또는 실외 용도 제품들을 제작하기 위하여 사용된 목재 섬유의 다수의 종(species)들로부터 하나 혹은 그 이상이 단독 또는 조합으로 사용되는 것을 포함하는 것임을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 목질 섬유소 섬유는 기계를 이용하여 조각난 또는 분쇄된 종이이거나, 또는 이를 포함하는 것임을 특징으로 하는 조성물.
제2항에 있어서, 상기 섬유는 자연적 또는 강제적 펠트화 기술들을 이용하여 의도적으로 지향된 것임을 특징으로 하는 조성물.
제2항에 있어서, 상기 섬유는 지향된 가닥 보드 및/또는 긴 가닥의 재목 제작 방법들 및 장치를 사용하여 의도적으로 지향된 것임을 특징으로 하는 조성물.
제7항에 있어서, 상기 섬유는 기계를 이용하여 조각난 또는 분쇄된, '보플'로도 불리우는 종이를, 무기 수화물 및 중합체의 섞인 혼합물내로 혼합시키고 또는 교반시킴으로써 의도적으로 지향된 것임을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 중합체 성분들의 하나 혹은 그 이상은, 양생전에 무기한적으로 상기 조성물을 미양생 상태로 유지시키기 위하여 혼합되지 않는 것임을 특징으로 하는 조성물.
제1항에 있어서, 상기 수화물은 5 중량% 미만의 자유 수분을 포함하고, 그리고 상기 섬유는 15 중량% 미만의 자유 수분을 포함하는 것임을 특징으로 하는 조성물.
물이 없이 중합체로 목질 섬유소 섬유를 무기 수화물에 결합시키는 것을 포함하는 섬유질 양생 조성물 생산 방법.
제13항에 있어서, 추가적으로 무기 수화물과의 결합 이전 또는 도중에, 상기 섬유 성분들을 지향시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 추가적으로 상기 섬유를 상기 수화물에 결합시키기 전에, 상기 섬유를 물에 혼합시켜서 걸죽한 수성 슬러리를 형성하고, 상기 슬러리를 교반시키며, 상기 섬유를 펠트화 유도시켜서 섬유질 매트를 형성하고, 그리고 상기 매트를 건조시키는 것을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 섬유는 무기 수화물 및 중합체의 안개, 스프레이 또는 물이 없는 슬러리와 결합되는 것임을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 섬유는 초(super) 단(short) 대마 섬유들로부터 추출된 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 무기 수화물은 석고이고, 그리고 상기 중합체는 폴리우레탄인 것을 특징으로 하는 방법.
제13항에 있어서, 상기 중합체의 하나 혹은 그 이상의 성분들은 초기에는 혼합되지 않아서, 상기 성분들 모두를 최종적으로 결합시켜서 상기 양생된 조성물을 생산하기 전에, 무기한적으로 미양생된 혼합물을 저장 및/또는 이송시키는 능력을 유지시키는 것임을 특징으로 하는 방법.
제1항의 조성물로부터 제조된 제작물로서, 건축용 몰딩, 방음 패널, 도어, 해상 코팅제, 지붕 슁글(shingle), 말려진 루핑 재료, 벽판 재료, 라미네이트 바닥, 도로 보수 재료, 콘크리트 또는 아스팔트 균열 봉합제, 주차장 구조물 코팅제, 구조 패널 보드, 구조용 목재, 가구 또는 가구 부품, 영화 소품, 자동차 몰딩 부품, 도어 또는 창호 부품, 발포형 단열 재료 또는 접착제 재료인 제작물.