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KR20190033650A - 접착제 및 이들로 만들어진 물질 - Google Patents

접착제 및 이들로 만들어진 물질 Download PDF

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KR20190033650A
KR20190033650A KR1020197008012A KR20197008012A KR20190033650A KR 20190033650 A KR20190033650 A KR 20190033650A KR 1020197008012 A KR1020197008012 A KR 1020197008012A KR 20197008012 A KR20197008012 A KR 20197008012A KR 20190033650 A KR20190033650 A KR 20190033650A
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KR
South Korea
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adhesive
acid
dextrose
quot
reactant
Prior art date
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Withdrawn
Application number
KR1020197008012A
Other languages
English (en)
Inventor
브라이언 리 스위프트
루이지안 주
로날드 이 키쎌
Original Assignee
크나우프 인설레이션, 인크.
크나우프 인설레이션 에스피알엘
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Filing date
Publication date
Family has litigation
First worldwide family litigation filed litigation Critical https://patents.darts-ip.com/?family=37533550&utm_source=google_patent&utm_medium=platform_link&utm_campaign=public_patent_search&patent=KR20190033650(A) "Global patent litigation dataset” by Darts-ip is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.
Application filed by 크나우프 인설레이션, 인크., 크나우프 인설레이션 에스피알엘 filed Critical 크나우프 인설레이션, 인크.
Publication of KR20190033650A publication Critical patent/KR20190033650A/ko
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Abstract

조합되지 않거나 느슨하게 조합된 재료 내에서 응집(cohesion)을 산출하거나 촉진하는 접착제(binder).

Description

접착제 및 이들로 만들어진 물질{BINDERS AND MATERIALS MADE THEREWITH}
관련된 출원에 대한 교차 참조
본 출원은 35 U.S.C. § 119 (e) 하에, 2005년 7월 26일자 제출된 U.S. 가출원 No. 60/702,456 및 2005년 12월 22일자 제출된 U.S. 가출원 No. 60/743,071에 우선권을 주장한다.
본 발명의 기술 분야
본 발명은 조합되지 않거나 느슨하게 조합된 재료 내에서 응집(cohesion)을 산출하거나 촉진하는 접착제(binder)에 관계한다.
접착제는 조합되지 않거나 느슨하게 조립된 재료로부터 물질을 제조하는데 유용하다. 가령, 접착제는 2개 이상의 표면이 결합될 수 있도록 한다. 접착제는 크게, 2가지 군으로 분류될 수 있다: 유기와 무기, 여기서 유기 물질은 동물, 식물, 합성 기원의 유기 물질로 세분된다. 접착제를 분류하는 다른 방법은 이들 화합물의 화학적 특성에 기초한다: (1)단백질 또는 단백질 유도체; (2)전분, 셀룰로오스, 또는 검 및 이들의 유도체; (3)열가소성 합성수지; (4)열경화성 합성수지; (5)천연 수지와 비투멘(bitumen); (6)천연과 합성 고무; (7)무기 접착제. 접착제는 또한, 이용되는 목적에 따라 분류될 수도 있다: (1) 단단한 표면, 예를 들면, 단단한 플라스틱과 금속의 접착; (2) 유연한 표면, 예를 들면, 유연성 플라스틱과 얇은 금속성 시트의 접착.
열가소성 접착제는 다양한 중합된 물질, 예를 들면, 폴리비닐 아세테이트, 폴리비닐 부티랄, 폴리비닐 알코올, 다른 폴리비닐 수지; 폴리스티렌 수지; 아크릴과 메타아크릴 산성 에스테르 수지; 시아노아크릴레이트; 다양한 다른 합성수지, 예를 들면, 폴리이소부틸렌 폴리아마이드(polyisobutylene polyamide), 코우르마로네이던(courmaroneidene) 산물, 실리콘(silicone)을 포함한다. 이런 열가소성 접착제는 영구적인 용해성(solubility)과 가용성(fusibility)을 보유하고, 따라서 스트레스 하에 휘어지고 가열되면 연화된다. 이들은 다양한 제품, 예를 들면, 테이프를 제조하는데 이용된다.
열경화성 접착제는 다양한 페놀-알데히드, 요소-알데히드, 멜라민-알데히드, 다른 축합-중합(condensation-polymerization) 물질, 예를 들면, 푸란(furane)과 폴리우레탄(polyurethane) 수지를 포함한다. 열경화성 접착제는 가열 또는 촉매 작용에 의해 불용성 불용해성 물질로 전환되는 것으로 특성화된다. 페놀-, 레조르시놀-, 요소-, 멜라민-포름알데히드, 페놀푸르푸르알데히드 등을 함유하는 접착제 조성물은 직물, 플라스틱, 고무 및 여러 다른 물질의 접착에 이용된다.
앞서 지시된 바와 같이, 접착제는 조립되지 않거나 느슨하게 조립된 재료로부터 물질을 제조하는데 유용하다. 따라서, 접착제로서 기능할 수 있는 조성물이 바람직하다.
요약
본 발명의 예시된 구체예에 따른 경화되거나 비경화된 접착제는 아래의 특징(feature) 중에서 한 가지이상 또는 이들의 조합을 보유한다. 이에 더하여, 본 발명에 따른 물질이 아래의 특징(feature) 중에서 한 가지이상 또는 이들의 조합을 보유할 수 있다:
먼저, 본 발명의 접착제는 조립되지 않거나 느슨하게 조립된 재료의 집합물(collection) 내에서 응집을 산출하거나 촉진하는 다양한 제조 분야에 이용된다. 집합물은 2개 이상의 성분을 함유한다. 접착제는 이러한 집합물의 적어도 2가지 성분 내에서 응집을 산출하거나 촉진한다. 가령, 본 발명의 접착제는 재료 집합체를 결합시켜, 상기 재료가 분리에 저항하는 방식으로 접착되도록 할 수 있다. 본 명세서에 기술된 접착제는 임의의 물질의 제조에 이용될 수 있다.
본 발명의 접착제의 한 가지 잠재적 특징은 포름알데히드가 존재하지 않는 점이다. 따라서, 접착제가 처리되는 물질(가령, 섬유 유리) 역시 포름알데히드가 존재하지 않는다. 이에 더하여, 본 발명의 접착제는 다른 공지된 접착제에 비하여 트리메틸아민 함량이 적다.
본 발명의 접착제의 화학적 성분과 관련하여, 이들 성분에는 에스테르 및/또는 폴리에스테르 화합물이 포함된다. 접착제는 식물성 오일, 예를 들면, 대두유와의 조합으로, 에스테르 및/또는 폴리에스테르 화합물을 함유한다. 더 나아가, 접착제는 유기산의 나트륨 염과의 조합으로, 에스테르 및/또는 폴리에스테르 화합물을 함유한다. 접착제는 무기산의 나트륨 염을 함유한다. 접착제는 또한, 유기산의 칼륨 염을 함유할 수 있다. 게다가, 접착제는 무기산의 칼륨 염을 함유할 수도 있다. 본 명세서에 기술된 접착제는 점토 첨가물, 예를 들면, 몬모릴로나이트와의 조합으로, 에스테르 및/또는 폴리에스테르 화합물을 함유할 수 있다.
더 나아가, 본 발명의 접착제는 Maillard 반응의 산물을 함유한다(도 2 참조). 도 2에 도시된 바와 같이, Maillard 반응은 멜라노이딘(melanoidin), 다시 말하면, 반응물과 제조 조건에 따라 구조가 변하는 고분자량, 푸란 고리와 질소-함유 중합체를 생산한다. 멜라노이딘은 가열의 온도와 시간에 비례하여 증가하는 C:N 비율, 불포화(unsaturation) 정도, 화학적 방향성(chemical aromaticity)을 나타낸다(참조: Ames, J.M. in “The Maillard Browning Reaction - an update,” Chemistry and Industry (Great Britain), 1988, 7, 558-561). 따라서, 본 발명의 접착제는 Maillard 반응을 통하여 만들어지고, 따라서, 멜라노이딘을 함유한다. 본 발명의 접착제는 멜라노이딘, 또는 다른 Maillard 반응 산물을 함유하는데, 이들 산물은 별도의 과정으로 산출되고, 이후, 접착제를 구성하는 조성물에 추가된다. 접착제 내에서 멜라노이딘은 물(water)-불용성이다. 게다가, 접착제는 열경화성 접착제이다.
멜라노이딘을 생산하는 Maillard 반응을 위한 반응물에는 환원-당 탄수화물 반응물과 반응하는 아민 반응물이 포함된다. 가령, 단량체성 폴리카르복실산의 암모늄 염이 (i) 알도오스(aldose) 또는 케토오스(ketose) 형태의 단당류, 또는 (ii) 다당류, 또는 (iii) 이들의 조합과 반응한다. 다른 이형에서, 중합성 폴리카르복실산의 암모늄 염이 (i) 알도오스(aldose) 또는 케토오스(ketose) 형태의 단당류, 또는 (ii) 다당류, 또는 (iii) 이들의 조합과 접촉된다. 또 다른 이형에서, 아미노산이 (i) 알도오스(aldose) 또는 케토오스(ketose) 형태의 단당류, 또는 (ii) 다당류, 또는 (iii) 이들의 조합과 접촉된다. 더 나아가, 펩티드가 (i) 알도오스(aldose) 또는 케토오스(ketose) 형태의 단당류, 또는 (ii) 다당류, 또는 (iii) 이들의 조합과 접촉된다. 게다가, 단백질이 (i) 알도오스(aldose) 또는 케토오스(ketose) 형태의 단당류, 또는 (ii) 다당류, 또는 (iii) 이들의 조합과 접촉된다.
또한, 본 발명의 접착제는 Maillard 반응의 비-당 변형(non-sugar variant)으로 생산된 멜라노이딘을 함유한다. 이들 반응에서, 아민 반응물은 비-탄수화물 카르보닐 반응물과 접촉된다. 한 가지 예시적인 이형에서, 단량체성 폴리카르복실산의 암모늄 염이 비-탄수화물 카르보닐 반응물, 예를 들면, 피루브알데히드(pyruvaldehyde), 아세트알데히드(acetaldehyde), 크로톤알데히드(crotonaldehyde), 2-푸르알데히드(2-furaldehyde), 퀴논(quinone), 아스코르브산(ascorbic acid) 등, 또는 이들의 조합과 접촉된다. 다른 이형에서, 중합성 폴리카르복실산의 암모늄 염이 비-탄수화물 카르보닐 반응물, 예를 들면, 피루브알데히드, 아세트알데히드, 크로톤알데히드, 2-푸르알데히드, 퀴논, 아스코르브산 등, 또는 이들의 조합과 접촉된다. 또 다른 예시적인 이형에서, 아미노산이 비-탄수화물 카르보닐 반응물, 예를 들면, 피루브알데히드, 아세트알데히드, 크로톤알데히드, 2-푸르알데히드, 퀴논, 아스코르브산 등, 또는 이들의 조합과 접촉된다. 다른 예시적인 이형에서, 펩티드가 비-탄수화물 카르보닐 반응물, 예를 들면, 피루브알데히드, 아세트알데히드, 크로톤알데히드, 2-푸르알데히드, 퀴논, 아스코르브산 등, 또는 이들의 조합과 접촉된다. 또 다른 예시적인 이형에서, 단백질이 비-탄수화물 카르보닐 반응물, 예를 들면, 피루브알데히드, 아세트알데히드, 크로톤알데히드, 2-푸르알데히드, 퀴논, 아스코르브산 등, 또는 이들의 조합과 접촉된다.
본 명세서에 기술된 멜라노이딘은 멜라노이딘 반응 화합물로부터 산출될 수 있다. 이들 반응 화합물은 수용액 내에 알칼리성 pH에서 처리되고, 따라서, 부식성(corrosive)이 아니다. 다시 말하면, 이러한 알칼리성 용액은 예로써, 산에 의해 유발되는 화학적 분해(chemical decomposition)에 의한 금속과 같은 물질의 소모(eating) 또는 마모(wearing away)를 예방하거나 저해한다. 이러한 반응 화합물은 환원-당 탄수화물 반응물과 아민 반응물을 포함한다. 이에 더하여, 반응물 화합물은 비-탄수화물 카르보닐 반응물과 아민 반응물을 포함할 수 있다.
또한, 본 명세서에 기술된 접착제는 멜라노이딘 반응 화합물 자체로부터 만들어질 수도 있다. 다시 말하면, Maillard 반응을 위한 반응물이 혼합되면, 이러한 혼합물이 본 발명의 접착제로서 기능할 수 있다. 이들 접착제는 비경화된, 포름알데히드-없는 재료, 예를 들면, 섬유상 물질(fibrous material)을 제조하는데 이용될 수 있다.
대안으로, Maillard 반응의 반응물로부터 만들어진 접착제는 경화될 수 있다. 이들 접착제는 경화되고 포름알데히드-없는 재료, 예를 들면, 섬유상 조성물을 제조하는데 이용될 수 있다. 이들 조성물은 내수성(water-resistant)이고, 앞서 언급된 바와 같이, 물-불용성 멜라노이딘을 함유한다.
본 명세서에 기술된 접착제는 조립되지 않거나 느슨하게 조립된 재료의 집합물로부터 산물을 제조하는데 이용된다. 가령, 이들 접착제는 섬유 산물을 제조하는데 이용된다. 이들 산물은 직물 또는 부직포 섬유로부터 만들어진다. 이들 섬유는 내열성(heat-resistant)이거나 내열성이 아닌 섬유, 또는 이의 조합일 수 있다. 한 가지 예시적인 구체예에서, 접착제는 유리 섬유를 결합시켜 섬유 유리(fiberglass)를 만드는데 이용된다. 다른 예시적인 구체예에서, 접착제는 셀룰로오스성 조성물을 만드는데 이용된다. 셀룰로오스성 조성물과 관련하여, 접착제는 셀룰로오스성 재료를 결합시켜 예로써, 바람직한 물리적 특성(가령, 기계적 강도(mechanical strength))을 보유하는 목질 섬유 보드를 제조하는데 이용된다.
본 발명의 한 가지 구체예는 조립되지 않거나 느슨하게 조립된 재료의 집합물로부터 산물을 제조하는 방법에 관계한다. 이러한 방법을 이용하는 한 가지 실례는 섬유 유리의 제조이다. 하지만, 앞서 언급된 바와 같이, 이러한 방법은 이용 시에 응집을 산출하거나 촉진하기만 하면, 임의의 물질의 제조에 이용될 수 있다. 상기 방법은 섬유를 열-경화성, 수성 접착제와 접촉시키는 단계를 포함한다. 상기 접착제는 (i) 폴리카르복실산 반응물의 암모늄 염과 (ii) 환원-당 탄수화물 반응물을 함유한다. 이들 두 반응물은 멜라노이딘 반응물(즉, 이들 반응물은 Maillard 반응을 개시하는 조건 하에 반응되면 멜라노이딘을 생산한다)이다. 상기 방법은 섬유와 접촉하는 접착제로부터 수분을 제거하는(즉, 접착제를 탈수하는) 단계를 더욱 포함할 수 있다. 상기 방법은 또한, 유리 섬유와 접촉하는 접착제를 경화하는(가령, 접착제를 열경화하는) 단계를 포함할 수 있다.
이러한 방법을 이용하는 다른 실례는 셀룰로오스성 물질의 제조이다. 상기 방법은 셀룰로오스성 물질(가령, 셀룰로오스성 섬유)을 열-경화성, 수성 접착제와 접촉시키는 단계를 포함한다. 상기 접착제는 (i) 폴리카르복실산 반응물의 암모늄 염과 (ii) 환원-당 탄수화물 반응물을 함유한다. 앞서 언급된 바와 같이, 이들 두 반응물은 멜라노이딘 반응 화합물이다. 상기 방법은 셀룰로오스성 물질과 접촉하는 접착제로부터 수분을 제거하는 단계를 더욱 포함할 수 있다. 앞서 언급된 바와 같이, 상기 방법은 또한, 접착제를 경화(가령, 열경화)하는 단계를 포함할 수 있다.
이러한 접착제를 이용하는 한 가지 방법은 유리 섬유를 결합시켜, 이들이 섬유 유리 매트로 조직화되도록 하는 것이다. 섬유 유리의 매트는 여러 유형의 섬유 유리 물질, 예를 들면, 섬유 유리 절연체를 형성하도록 가공될 수 있다. 한 가지 실례에서, 섬유 유리 물질은 유리 섬유가 중량으로(by weight) 대략 80% 내지 대략 99% 범위로 존재한다. 비경화된 접착제가 유리 섬유를 결합시키는 기능을 할 수 있다. 경화된 접착제가 유리 섬유를 결합시키는 기능을 할 수도 있다.
이에 더하여, 목재 절삭밥(shaving) 또는 톱밥(sawdust)의 매트 내에서 셀룰로오스성 섬유와 같은 셀룰로오스성 섬유와 접촉하는 접착제를 함유하는 섬유상 산물이 기술된다. 매트는 여러 유형의 목질 섬유 보드 산물을 형성하도록 가공될 수 있다. 한 가지 이형에서, 접착제는 경화되지 않는다. 이러한 이형에서, 비경화된 접착제가 셀룰로오스성 섬유를 결합시키는 기능을 한다. 대안으로, 경화된 접착제가 셀룰로오스성 섬유를 결합시키는 기능을 할 수도 있다.
본 발명의 부가적인 특징은 본 발명을 실시하는 최적 양식(best mode)을 예시하는 대표적인 구체예에 관한 아래의 상세한 설명을 고려하면, 당업자에게 명백할 것이다.
도 1에서는 멜라노이딘을 생산하기 위한 다수의 대표적인 반응물을 도시한다.
도 2에서는 환원당과 아미노 화합물을 반응시킬 때 Maillard 반응식을 도시한다.
도 3에서는 본 발명의 건조된 접착제의 대표적인 구체예의 FT-IR 스펙트럼을 도시한다.
도 4에서는 본 발명의 경화된 접착제의 대표적인 구체예의 FT-IR 스펙트럼을 도시한다.
도 5에서는 본 발명의 접착제의 대표적인 구체예로 제조된 섬유 유리 파이프 절연체 물질의 650℉ 열면 성능(Hot Surface Performance)을 도시한다.
도 6에서는 본 발명의 접착제의 대표적인 구체예로 제조된 섬유 유리 파이프 절연체 물질의 1000℉ 열면 성능(Hot Surface Performance)을 도시한다.
본 발명은 다양한 변형과 대안적 형태가 가능하긴 하지만, 특정한 구체예가 본 명세서에서 상세하게 기술된다. 하지만, 본 발명은 본 명세서에 기술된 특정 형태에 한정되지 않고, 이와 반대로, 본 발명의 기술적 사상과 범위 내에 속하는 모든 변형, 등가물, 대안을 포괄한다.
본 명세서에서, “포름알데히드-없는”은 접착제 또는 접착제를 포함하는 물질이 건조 및/또는 경화의 결과로써 대략 1 ppm 이하의 포름알데히드를 방출한다는 것을 의미한다. 1 ppm은 포름알데히드 방출이 측정되는 샘플의 중량에 기초한다.
경화는 접착제가 화학적 변화를 유도하기 위한 조건에 노출되었음을 지시한다. 이들 화학적 변화의 실례에는 (i) 공유 결합, (ii) 접착제 성분의 수소 결합, (iii) 접착제 내에서 중합체 및/또는 올리고머의 화학적 가교-결합이 포함되지만 이들에 국한되지 않는다. 이들 변화는 비경화된 접착제에 비하여 접착제의 내구성(durability)과 용매 저항성(solvent resistance)을 증가시킬 수 있다. 접착제의 경화는 열경화성 물질의 형성을 결과한다. 더 나아가, 경화는 멜라노이딘의 산출을 포함한다. 이들 멜라노이딘은 멜라노이딘 반응 화합물로부터 Maillard 반응으로 산출된다. 이에 더하여, 경화된 접착제는 비경화된 접착제에 비하여, 집합물 내에서 재료 사이에 접착을 증가시킨다. 경화는 예로써, 가열, 전자기 방사(electromagnetic radiation), 또는 전자 빔(electron beam)에 의해 개시될 수 있다.
접착제 내에서 화학적 변화가 물의 방출, 가령, 중합화(polymerization)와 가교-결합(cross-linking)을 유도하는 상황에서, 경화는 건조 단독으로부터 발생하는 방출된 물의 양으로 결정할 수 있다. 접착제가 경화되는 경우와 비교하여 건조 동안 방출되는 물의 양을 측정하는데 이용되는 기술은 당분야에 널리 공지되어 있다.
상기 단락에 따라, 비경화된 접착제는 경화되지 않은 접착제다.
본 명세서에서, “알칼리성”은 대략 7보다 크거나 이에 필적하는 pH를 보유하는 용액을 지시한다. 가령, 용액의 pH는 대략 10보다 작거나 이에 필적한다. 이에 더하여, 용액은 대략 7 내지 대략 10, 또는 대략 8 내지 대략 10, 또는 대략 9 내지 대략 10의 pH를 보유할 수 있다.
본 명세서에서, “암모늄”에는 +NH4, +NH3R1, +NH2R1R2가 포함되지만 이들에 국한되지 않는데, 여기서 +NH2R1R2에서 R1과 R2는 각각 독립적으로, 알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클릴, 아릴, 헤테로아릴에서 선택된다.
“알킬”은 선택적으로 가지화된, 탄소 원자의 포화된 일가 사슬을 지칭한다; “사이클로알킬”은 일부가 고리를 형성하는, 탄소 원자의 일가 사슬을 지칭한다; “알케닐”은 선택적으로 가지화된, 적어도 하나의 이중 결합을 보유하는 탄소 원자의 불포화된 일가 사슬을 지칭한다; “사이클로알케닐”은 일부가 고리를 형성하는, 탄소 원자의 불포화된 일가 사슬을 지칭한다; “헤테로사이클릴”은 탄소와 헤테로원자의 일가 사슬을 지칭하는데, 여기서 헤테로원자는 질소, 산소, 황에서 선택되고, 적어도 하나의 헤테로원자를 비롯한 이의 일부는 고리를 형성한다; “아릴”은 탄소 원자의 방향족 단일 또는 다중환 고리, 예를 들면, 페닐, 나프틸 등을 지칭한다; “헤테로아릴”은 탄소 원자 및 질소, 산소, 황에서 선택되는 적어도 하나의 헤테로원자의 방향족 단일 또는 다중환 고리, 예를 들면, 피리디닐(pyridinyl), 피리미디닐(pyrimidinyl), 인돌릴(indolyl), 벤족사졸릴(benzoxazolyl) 등을 지칭한다. 알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클릴 각각은 독립적으로 선택된 치환기, 예를 들면, 알킬, 할로알킬, 하이드록시알킬, 아미노알킬, 카르복실산 및 에스테르, 아마이드, 니트릴을 비롯한 이의 유도체; 하이드록시, 알콕시, 아실옥시, 아미노, 알킬과 디알킬아미노, 아실아미노, 티오, 이들의 조합으로 선택적으로 치환될 수 있다. 더 나아가, 아릴과 헤테로아릴 각각은 할로, 하이드록시, 아미노, 알킬이나 디알킬아미노, 알콕시, 알킬설포닐, 시아노, 니트로 등과 같은 하나이상의 독립적으로 선택된 치환기로 선택적으로 치환될 수 있다.
본 명세서에서, “폴리카르복실산”은 중합성 폴리카르복실산, 무수물, 공중합체, 이들의 조합뿐만 아니라 디카르복실산, 트리카르복실산, 테트라카르복실산, 펜타카르복실산, 유사 단량체성 폴리카르복실산, 이들의 무수물, 이들의 조합을 지시한다. 한 측면에서, 폴리카르복실산 암모늄 염 반응물은 Maillard 반응의 탄수화물 반응물과의 반응에 가용 상태로 유지되는 능력을 극대화할 만큼 충분히 비-휘발성이다(하기에 기술됨). 다른 측면에서, 폴리카르복실산 암모늄 염 반응물은 다른 화학적 기능기(functional group)로 치환될 수 있다.
예시적으로, 단량체성 폴리카르복실산은 불포화된 지방족 디카르복실산, 포화된 지방족 디카르복실산, 방향족 디카르복실산, 불포화된 환형 디카르복실산, 포화된 환형 디카르복실산, 이들의 하이드록시-치환된 유도체 등이 포함되지만 이들에 국한되지 않는 디카르복실산이다. 또는, 예시적으로, 폴리카르복실산 자체가, 불포화된 지방족 트리카르복실산, 포화된 지방족 트리카르복실산, 방향족 트리카르복실산, 불포화된 환형 트리카르복실산, 포화된 환형 트리카르복실산, 이들의 하이드록시-치환된 유도체 등이 포함되지만 이들에 국한되지 않는 트리카르복실산일 수 있다. 이런 폴리카르복실산은 예로써, 하이드록시, 할로, 알킬, 알콕시 등으로 선택적으로 치환될 수 있다. 한 이형에서, 폴리카르복실산은 포화된 지방족 트리카르복실산, 구연산이다. 다른 적합한 폴리카르복실산에는 아코니트산(aconitic acid), 아디프산(adipic acid), 아젤라산(azelaic acid), 부탄 테트라카르복실산 디하이드리드, 부탄 트리카르복실산, 클로렌드산(chlorendic acid), 시트라콘산(citraconic acid), 디사이클로펜타디엔(dicyclopentadiene)-말레산(maleic acid) 부가물, 디에틸렌트리아민 펜타아세트산, 디펜텐(dipentene)과 말레산의 부가물, 에틸렌디아민 테트라아세트산(EDTA), 완전 말레이트화(maleation)된 로진(rosin), 말레이트화된 톨유 지방산(tall-oil fatty acid), 푸마르산(fumaric acid), 글루타르산(glutaric acid), 이소프탈산(isophthalic acid), 이타콘산(itaconic acid), 과산화칼륨(potassium peroxide)으로 알코올, 이후 카르복실산으로 산화되는 말레이트화된 로진, 말레산, 말산(malic acid), 메사콘산(mesaconic acid), KOLBE-Schmidt 반응을 통하여 이산화탄소와 반응하여 3-4 카르복실 기를 도입하는 비페놀 A 또는 비스페놀 F, 옥살산(oxalic acid), 프탈산(phthalic acid), 세바스산(sebacic acid), 숙신산(succinic acid), 주석산(tartaric acid), 테레프탈산(terephthalic acid), 테트라브로모프탈산(tetrabromophthalic acid), 테트라클로로프탈산(tetrachlorophthalic acid), 테트라하이드로프탈산(tetrahydrophthalic acid), 트리멜리트산(trimellitic acid), 트리메스산(trimesic acid) 등, 이들의 무수물, 이들의 조합이 포함되지만 이들에 국한되지 않는다.
예시적으로, 중합성 폴리카르복실산은 폴리아크릴산(polyacrylic acid), 폴리메타아크릴산(polymethacrylic acid), 폴리말레산, 유사 중합성 폴리카르복실산, 이들의 공중합체, 이들의 무수물, 이들의 혼합물이다. 상업적으로 가용한 폴리아크릴산의 실례에는 AQUASET-529(Rohm & Haas, Philadelphia, PA, USA), CRITERION 2000(Kemira, Helsinki, Finland, Europe), NF1(H.B. Fuller, St. Paul, MN, USA), SOKALAN(BASF, Ludwigshafen, Germany, Europe)가 포함된다. SOKALAN과 관련하여, 이는 아크릴산과 말레산의 물-용해성 폴리아크릴 공중합체이고, 대략 4000의 분자량을 갖는다. AQUASET-529는 글리세롤로 가교-결합된 폴리아크릴산을 함유하고, 또한 촉매로서 차아인산소다(sodium hypophosphite)를 함유하는 조성물이다. CRITERION 2000은 폴리아크릴산의 부분 염의 산성 용액이고, 대략 2000의 분자량을 갖는다. NF1과 관련하여, 이는 카르복실산 기능기(functionality)와 하이드록시 기능기(functionality)를 보유하는 공중합체 및 어느 한쪽의 기능기도 보유하지 않는 단위체(unit)이다; NF1은 또한, 사슬 이동제(chain transfer agent), 예를 들면, 차아인산소다 또는 유기인산염 촉매(organophosphate catalyst)를 함유한다.
더 나아가, 중합성 폴리카르복실산을 함유하는 조성물, 예를 들면, U.S. 특허 5,318,990, 5,661,213, 6,136,916, 6,331,350에 기술된 조성물 역시 본 명세서에 기술된 접착제를 제조하는데 유용한 것으로 고려된다. 특히, U.S. 특허 5,318,990과 6,331,350에서, 중합성 폴리카르복실산, 폴리올, 촉매의 수용액이 기술된다.
U.S. 특허 5,318,990과 6,331,350에 기술된 바와 같이, 중합성 폴리카르복실산은 하나이상의 펜던트 카르복시 기(pendant carboxy group)를 보유하는 유기 중합체 또는 올리고머를 포함한다. 이러한 중합성 폴리카르복실산은 아크릴산, 메타아크릴산, 크로톤산(crotonic acid), 이소크로톤산(isocrotonic acid), 말레산, 계피산(cinnamic acid), 2-메틸말레산, 이타콘산, 2-메틸이타콘산, α,β-메틸렌글루타르산(methyleneglutaric acid) 등이 포함되지만 이들에 국한되지 않는 불포화된 카르복실산으로부터 제조된 동종중합체 또는 공중합체이다. 대안으로, 중합성 폴리카르복실산은 말레산 무수물(maleic anhydride), 이타콘산 무수물(itaconic anhydride), 아크릴산 무수물(acrylic anhydride), 메타아크릴산 무수물(methacrylic anhydride), 이들의 혼합물이 포함되지만 이들에 국한되지 않는 불포화된 무수물로부터 제조된다. 이들 산과 무수물을 중합하는 방법은 화학 분야에 널리 공지되어 있다. 중합성 폴리카르복실산은 하나이상의 앞서 언급된 불포화된 카르복실산 또는 무수물 및 스티렌(styrene), α-메틸스티렌, 아크릴로니트릴(acrylonitrile), 메타아크릴로니트릴(methacrylonitrile), 메틸 아크릴레이트(methyl acrylate), 에틸 아크릴레이트(ethyl acrylate), n-부틸 아크릴레이트(n-butyl acrylate), 이소부틸 아크릴레이트(isobutyl acrylate), 메틸 메타아크릴레이트(methyl methacrylate), n-부틸 메타아크릴레이트(n-butyl methacrylate), 이소부틸 메타아크릴레이트(isobutyl methacrylate), 글리시딜 메타아크릴레이트(glycidyl methacrylate), 비닐 메틸 에테르, 비닐 아세테이트 등이 포함되지만 이들에 국한되지 않는 하나이상의 비닐 화합물의 공중합체를 부가적으로 포함할 수 있다. 이들 공중합체를 제조하는 방법은 당분야에 널리 공지되어 있다. 중합성 폴리카르복실산은 폴리아크릴산의 동종중합체와 공중합체를 포함할 수 있다. 이러한 중합성 폴리카르복실산, 특히, 폴리아크릴산 중합체의 분자량은 10000 이하, 5000 이하, 또는 대략 3000 또는 그 이하이다. 가령, 분자량은 2000이다.
U.S. 특허 5,318,990과 6,331,350에 기술된 바와 같이, 폴리올(중합성 폴리카르복실산을 함유하는 조성물에서)은 적어도 2개의 하이드록실 기를 보유한다. 폴리올은 가열과 경화 작업 동안 조성물 내에서 중합성 폴리카르복실산과의 반응에 실질적으로 가용하도록 충분히 비-휘발성이어야 한다. 폴리올은 적어도 2개의 하이드록실 기를 보유하는 대략 1000 이하 분자량의 화합물, 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 트리메틸롤 프로판(trimethylol propane), 소르비톨(sorbitol), 수크로오스(sucrose), 글루코오스(glucose), 레조르시놀(resorcinol), 카테콜(catechol), 피로갈롤(pyrogallol), 글리콜화된 요소, 1,4-사이클로헥산 디올, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 β-하이드록시알킬아마이드, 특히, 비스[N,N-디(β-하이드록시에틸)]아디프아마이드와 같은 특정한 반응성 폴리올(reactive polyol)이거나, 또는 적어도 2개의 하이드록실 기를 보유하는 부가 중합체(addition polymer), 예를 들면, 폴리비닐 알코올, 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 아세테이트 및 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트 등의 동종중합체 또는 공중합체이다.
U.S. 특허 5,318,990과 6,331,350에 기술된 바와 같이, 촉매(중합성 폴리카르복실산을 함유하는 조성물에서)는 대략 1000 이하 분자량을 갖는 화합물인 인-함유 촉진제, 예를 들면, 알칼리 금속 폴리인산염(alkali metal polyphosphate), 알칼리 금속 이수소 인산염(alkali metal dihydrogen phosphate), 폴리인산(polyphosphoric acid), 알킬 포스핀산(alkyl phosphinic acid)이거나, 또는 인-함유 기를 보유하는 올리고머 또는 중합체, 예를 들면, 차아인산소다의 존재에서 형성된 아크릴산 및/또는 말레산의 부가 중합체, 아인산염(phosphorous salt) 사슬 이동제 또는 종결인자(terminator)의 존재에서 에틸렌 결합으로 불포화된 단량체로부터 제조된 부가 중합체, 산-기능성 단량체 잔기(acid-functional monomer residue), 예를 들면, 공중합된 포스포에틸 메타아크릴레이트, 유사 포스폰산(phosphonic acid) 에스테르, 공중합된 비닐 설폰산 단량체, 이들의 염을 보유하는 부가 중합체이다. 인-함유 촉진제는 중합성 폴리카르복실산과 폴리올의 통합 중량(combined weight)에 기초하여 중량으로 대략 1% 내지 대략 40%의 수준으로 이용된다. 중합성 폴리카르복실산과 폴리올의 통합 중량에 기초하여 중량으로 대략 2.5% 내지 대략 10% 수준의 인-함유 촉진제가 이용된다. 이들 촉매의 실례에는 차아인산소다(sodium hypophosphite), 아인산소다(sodium phosphite), 아인산칼륨(potassium phosphite), 피로인산이나트륨(disodium pyrophosphate), 피로인산사나트륨(tetrasodium pyrophosphate), 트리폴리인산나트륨(sodium tripolyphosphate), 헥사메타인산나트륨(sodium hexametaphosphate), 인산칼륨(potassium phosphate), 폴리메타인산칼륨(potassium polymetaphosphate), 폴리인산칼륨(potassium polyphosphate), 트리폴리인산칼륨(potassium tripolyphosphate), 트리메타인산나트륨(sodium trimetaphosphate), 테트라메타인산나트륨(sodium tetrametaphosphate), 이들의 혼합물이 포함되지만 이들에 국한되지 않는다.
본 명세서에 기술된 접착제를 제조하는데 유용할 것으로 고려되는 U.S. 특허 5,661,213과 6,136,916에 기술된 중합성 폴리카르복실산을 함유하는 조성물은 중합성 폴리카르복실산의 수용액, 적어도 2개의 하이드록실 기를 보유하는 폴리올, 인-함유 촉진제를 함유하는데, 여기서 하이드록실 기의 당량 수에 대한 카르복실산 기의 당량 수의 비율은 대략 1:0.01 내지 대략 1:3이다.
U.S. 특허 5,661,213과 6,136,916에 기술된 바와 같이, 중합성 폴리카르복실산은 적어도 2개의 카르복실산 기를 보유하는 폴리에스테르, 또는 적어도 2개의 공중합된 카르복실산-기능성 단량체를 보유하는 부가 중합체 또는 올리고머이다. 적절하게는, 중합성 폴리카르복실산은 적어도 하나의 에틸렌 결합으로 불포화된 단량체로부터 형성된 부가 중합체이다. 이러한 부가 중합체는 수성 매체에 담긴 부가 중합체의 용액 형태, 예를 들면, 염기성 매체(basic medium)에 용해된 알칼리-용해성 수지(alkali-soluble resin); 수성 분산액(aqueous dispersion) 형태, 예를 들면, 에멀젼-중합된 분산액; 또는 수성 현탁액(aqueous suspension) 형태로 존재한다. 부가 중합체는 적어도 2개의 카르복실산 기, 무수물 기(anhydride group), 또는 이의 염을 보유해야 한다. 에틸렌 결합으로 불포화된 카르복실산, 예를 들면, 메타아크릴산, 아크릴산, 크로톤산, 푸마르산(fumaric acid), 말레산, 2-메틸 말레산, 이타콘산, 2-메틸 이타콘산, α,β-메틸렌 글루타르산, 모노알킬 말레인산염, 모노알킬 푸마르산염(fumarate); 에틸렌 결합으로 불포화된 무수물, 예를 들면, 말레산 무수물, 이타콘산 무수물, 아크릴산 무수물, 메타아크릴산 무수물; 이들의 염은 부가 중합체의 중량에 기초하여 중량으로 대략 1% 내지 100%의 수준으로 이용된다. 에틸렌 결합으로 불포화된 부가적인 단량체에는 메틸 아크릴레이트, 에틸 아크릴레이트, 부틸 아크릴레이트, 2-에틸헥실 아크릴레이트, 데실 아크릴레이트, 메틸 메타아크릴레이트, 부틸 메타아크릴레이트, 이소데실 메타아크릴레이트, 하이드록시에틸 아크릴레이트, 하이드록시에틸 메타아크릴레이트, 하이드록시프로필 메타아크릴레이트를 비롯한 아크릴 에스테르 단량체; 아크릴아마이드 또는 치환된 아크릴아마이드; 스티렌 또는 치환된 스티렌; 부타디엔; 비닐 아세테이트 또는 다른 비닐 에스테르; 아크릴로니트릴 또는 메타아크릴로니트릴 등이 포함된다. 적어도 2개의 카르복실산 기, 무수물 기, 또는 이의 염을 보유하는 부가 중합체는 대략 300 내지 대략 10,000,000의 분자량을 갖는다. 대략 1000 내지 대략 250,000의 분자량이 이용된다. 이러한 부가 중합체가 카르복실산, 무수물, 또는 이의 염을 부가 중합체의 전체 중량에 기초하여 중량으로 대략 5% 내지 대략 30%의 함량으로 보유하는 알칼리-용해성 수지(alkali-soluble resin)이면, 대략 10,000 내지 대략 100,000의 분자량이 이용된다. 이들 부가적인 중합체를 제조하는 방법은 당분야에 널리 공지되어 있다.
U.S. 특허 5,661,213과 6,136,916에 기술된 바와 같이, 폴리올(중합성 폴리카르복실산을 함유하는 조성물에서)은 적어도 2개의 하이드록실 기를 보유하고, 가열과 경화 작업 동안 조성물 내에서 중합성 폴리카르복실산과의 반응에 실질적으로 가용하도록 충분히 비-휘발성이어야 한다. 폴리올은 적어도 2개의 하이드록실 기를 보유하는 대략 1000 이하 분자량의 화합물, 예를 들면, 에틸렌 글리콜, 글리세롤, 펜타에리트리톨, 트리메틸롤 프로판(trimethylol propane), 소르비톨(sorbitol), 수크로오스(sucrose), 글루코오스(glucose), 레조르시놀(resorcinol), 카테콜(catechol), 피로갈롤(pyrogallol), 글리콜화된 요소, 1,4-사이클로헥산 디올, 디에탄올아민, 트리에탄올아민 및 β-하이드록시알킬아마이드, 특히, 비스[N,N-디(β-하이드록시에틸)]아디프아마이드, 비스[N,N-디(β-하이드록시프로필)] 아젤아마이드, 비스[N-N-디(β-하이드록시프로필)]아디프아마이드, 비스[N-N-디(β-하이드록시프로필)]글루타르아마이드, 비스[N-N-디(β-하이드록시프로필)]숙신아마이드, 비스[N-메틸-N-(β-하이드록시에틸)]옥사마이드와 같은 특정한 반응성 폴리올(reactive polyol)이거나, 또는 적어도 2개의 하이드록실 기를 보유하는 부가 중합체(addition polymer), 예를 들면, 폴리비닐 알코올, 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 아세테이트 및 하이드록시에틸(메타)아크릴레이트, 하이드록시프로필(메타)아크릴레이트 등의 동종중합체 또는 공중합체이다.
U.S. 특허 5,661,213과 6,136,916에 기술된 바와 같이, 인-함유 촉진제(중합성 폴리카르복실산을 함유하는 조성물에서)는 대략 1000 이하 분자량을 갖는 화합물, 예를 들면, 알칼리 금속 차아인산염(alkali metal hypophosphite salt), 알칼리 금속 아인산염(alkali metal phosphite), 알칼리 금속 폴리인산염(alkali metal polyphosphate), 알칼리 금속 이수소 인산염(alkali metal dihydrogen phosphate), 폴리인산(polyphosphoric acid), 알킬 포스핀산(alkyl phosphinic acid)이거나, 또는 인-함유 기를 보유하는 올리고머 또는 중합체, 예를 들면, 차아인산소다의 존재에서 형성된 아크릴산 및/또는 말레산의 부가 중합체, 아인산염(phosphorous salt) 사슬 이동제 또는 종결인자(terminator)의 존재에서 에틸렌 결합으로 불포화된 단량체로부터 제조된 부가 중합체, 산-기능성 단량체 잔기(acid-functional monomer residue), 예를 들면, 공중합된 포스포에틸 메타아크릴레이트, 유사 포스폰산(phosphonic acid) 에스테르, 공중합된 비닐 설폰산 단량체, 이들의 염을 보유하는 부가 중합체이다. 인-함유 촉진제는 폴리산(polyacid)과 폴리올의 통합 중량(combined weight)에 기초하여 중량으로 대략 1% 내지 대략 40%의 수준으로 이용된다. 폴리산과 폴리올의 통합 중량에 기초하여 중량으로 대략 2.5% 내지 대략 10% 수준의 인-함유 촉진제가 이용된다.
본 명세서에서, “아민 염기”에는 암모니아, 일차 아민(즉, NH2R1), 이차 아민(즉, NHR1R2)이 포함되지만 이들에 국한되지 않고, 여기서 NHR1R2에서 R1과 R2는 본 명세서에 정의된 바와 같이, 알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클릴, 아릴, 헤테로아릴에서 각각 독립적으로 선택된다. 예시적으로, 아민 염기는 실질적으로 휘발성이거나, 또는 열경화 동안 열경화성 접착제의 형성을 촉진하는 조건 하에 실질적으로 비-휘발성이다. 예시적으로, 아민 염기는 실질적으로 휘발성 염기, 예를 들면, 암모니아, 에틸아민, 디에틸아민, 디메틸아민, 에틸프로필아민이다. 대안으로, 아민 염기는 실질적으로 비-휘발성 염기, 예를 들면, 아닐린, 1-나프틸아민, 2-나프틸아민, para-아미노페놀이다.
본 명세서에서, “환원당”은 알데히드 기를 보유하거나, 또는 알데히드 기를 보유하도록 이성질화, 다시 말하면, 호변이성화(tautomerization)될 수 있는 하나이상의 당을 지칭하는데, 이들 기는 Maillard 반응 조건 하에 아미노 기와 반응하고 예로써, Cu+2로 산화되어 카르복실산을 제공할 수 있다. 또한, 임의의 이와 같은 탄수화물 반응물은 예로써, 하이드록시, 할로, 알킬, 알콕시 등으로 선택적으로 치환될 수 있다. 또한, 이런 탄수화물 반응물에서, 하나이상의 키랄 중심(chiral center)이 존재하고, 각 키랄 중심에서 가능한 양쪽 광학적 이성질체는 본 명세서에 기술된 발명에 포함되는 것으로 간주된다. 더 나아가, 라세미 혼합물을 비롯한 다양한 혼합물, 또는 이와 같은 탄수화물 반응물의 다양한 광학적 이성질체의 다른 부분입체이성질성 혼합물 및 이들의 다양한 기하 이성질체(geometric isomer)는 본 명세서에 기술된 하나이상의 구체예에 이용될 수 있다.
본 명세서에서, “섬유 유리(fiberglass)”는 상승된 온도를 견디는데 적합한 내열성 섬유를 지칭한다. 이런 섬유의 실례에는 미네랄 섬유, 아라미드(aramid) 섬유, 세라믹(ceramic) 섬유, 금속 섬유, 탄소 섬유, 폴리이미드(polyimide) 섬유, 특정의 폴리에스테르 섬유, 레이온(rayon) 섬유, 유리 섬유가 포함되지만 이들에 국한되지 않는다. 예시적으로, 이들 섬유는 대략 120℃를 초과하는 온도에 대한 노출에 의해 실질적인 영향을 받지 않는다.
도 1에서는 Maillard 반응을 위한 반응물의 실례를 도시한다. 아민 반응물의 실례에는 단백질, 펩티드, 아미노산, 중합성 폴리카르복실산의 암모늄 염, 단량체성 폴리카르복실산의 암모늄 염이 포함된다. 예시된 바와 같이, “암모늄”은 [+NH4]x, [+NH3R1]x, [+NH2R1R2]x일 수 있는데, 여기서 x는 적어도 대략 1이다. +NH2R1R2와 관련하여, R1과 R2는 각각 독립적으로 선택된다. 게다가, R1과 R2는 앞서 기술된 바와 같이, 알킬, 사이클로알킬, 알케닐, 사이클로알케닐, 헤테로사이클릴, 아릴, 헤테로아릴에서 선택된다. 도 1에서는 또한, 알도오스 또는 케토오스 형태로 단당류, 다당류, 또는 이들의 조합을 비롯한 멜라노이딘을 생산하기 위한 환원-당 반응물의 실례를 예시한다. 멜라노이딘을 생산하기 위한 예시적인 비-탄수화물 카르보닐 반응물 역시 도 1에 도시되는데, 여기에는 피루브알데히드와 푸르푸랄과 같은 알데히드 및 아스코르브산과 퀴논과 같은 화합물이 포함된다.
도 2에서는 Maillard 반응의 개요를 도시하는데, 이는 멜라노이딘의 생산으로 완결된다. 최초 단계에서, Maillard 반응은 탄수화물 반응물, 예를 들면, 환원당을 수반한다(상기 탄수화물 반응물은 Maillard 반응 조건 하에 환원당을 생산할 수 있는 물질로부터 유래될 수 있다). 상기 반응은 또한, 탄수화물 반응물(가령, 환원당)을 아민 반응물, 다시 말하면, 아미노 기를 보유하는 화합물로 축합하는 단계를 수반한다. 다시 말하면, 탄수화물 반응물과 아민 반응물은 Maillard 반응을 위한 멜라노이딘 반응물이다. 이들 두 성분의 축합(condensation)은 N-치환된 글리코실아민을 생산한다. Maillard 반응의 더욱 상세한 설명을 위하여, Hodge, J.E. Chemistry of Browning Reactions in Model Systems J. Agric. Food Chem. 1953, 1, 928-943을 참조한다. Maillard 반응에서 유리 아미노 기를 보유하는 화합물은 아미노산의 형태로 존재한다. 유리 아미노 기는 단백질로부터 유래될 수도 있는데, 여기서 유리 아미노 기는 예로써, 리신 잔기의 ε-아미노 기 및/또는 말단 아미노산의 α-아미노 기의 형태로 가용하다.
본 명세서에 기술된 바와 같이 Maillard 반응을 수행하는 다른 측면은 초기에, 앞서 기술된 바와 같이, 수성 Maillard 반응을 위한 반응물 용액(접착제)이 알칼리성 pH를 보유한다는 점이다. 하지만, 상기 용액이 조립되지 않거나 느슨하게 조립된 재료의 집합물에 처리되고 경화가 시작되면, pH가 감소한다(즉, 접착제가 산성화된다). 물질을 제조할 때, 접착제 및 이러한 제조에 이용되는 기계류의 구성요소 사이에 접촉의 양은 접착제가 경화된 이후(즉, 접착제가 산성일 때)에 비하여 경화 이전에(즉, 접착제 용액이 알칼리성일 때) 많다. 알칼리성 조성물은 산성 조성물보다 부식성이 덜하다. 따라서, 이러한 제조 공정의 부식성(corrosivity)이 감소한다.
본 명세서에 기술된 수성 Maillard 반응을 위한 반응물 용액을 이용함으로써, 섬유 유리를 제조하는데 이용되는 기계류는 산성 용액에 많이 노출되지 않는데, 그 이유는 앞서 기술된 바와 같이, Maillard 반응을 위한 반응물 용액의 pH가 알칼리성이기 때문이다. 더 나아가, 제조 동안, 산성 조건이 발생하는 유일한 시점은 접착제가 유리 섬유에 적용된 이후이다. 접착제가 유리 섬유에 적용되면, 접착제 및 접착제를 통합하는 물질은 접착제를 유리 섬유에 적용하기 이전에 횟수에 비하여 상대적으로 적은 횟수로 기계류의 구성요소와 접촉한다. 따라서, 섬유 유리 제조(및 다른 물질의 제조)의 부식성이 감소한다.
이론에 한정됨 없이, 본 명세서에 기술된 바와 같이, 열경화 동안 실질적으로 발생하여 다양한 구조의 갈색 질소성 중합성과 공-중합성 멜라노이딘을 생산하는, Maillard 반응의 폴리카르복실산 암모늄 염과 환원당 반응물의 공유 반응은 도 2에 도시된 바와 같이, N-치환된 글리코실아민을 산출하는, 암모니아와 환원-당 탄수화물 반응물의 알데히드 모이어티(moiety)의 초기 Maillard 반응을 수반하는 것으로 생각된다. 암모니아와 환원-당 탄수화물 반응물 조합이 잠재적인 산 촉매(latent acid catalyst)로서 기능하는 이와 같은 방식으로 암모니아의 소비는 pH의 감소를 유도할 것으로 예상되는데, 이런 감소는 폴리카르복실산의 에스테르화(esterification) 과정 및/또는 탈수(dehydration)를 촉진하여 이의 상응하는 무수물 유도체를 제공하는 것으로 생각된다. pH ≤ 7에서, N-치환된 글리코실아민의 아마도리 전위(Amadori rearrangement) 산물, 다시 말하면, 1-아미노-1-데옥시-2-케토오스는 멜라노이딘 생산의 전조(prelude)로서, 예로써 펜토오스(pentose)가 관여하는 경우에 푸르푸랄, 또는 예로써 헥소오스(hexose)가 관여하는 경우에 하이드록시메틸푸르푸랄의 형성과 함께 1,2-에놀화(enolization)가 진행될 것으로 예상된다. 멜라노이딘의 생산과 동시에, 동일 시점에, 또는 순차적으로, 멜라노이딘, 폴리카르복실산 및/또는 이의 상응하는 무수물 유도체, 잔류 탄수화물을 수반하는 에스테르화 과정이 진행되는데, 이러한 과정은 광범위한 가교-결합(cross-linking)을 유도한다. 공액된 이중 결합이 형성되고 중합화가 진행되는 당 탈수(sugar dehydration) 반응물과 함께, 탄소-탄소 단일 결합의 네트워크로 상호 연결되는 폴리에스테르 부가물로 구성되는 내수성 열경화성 접착제가 생산된다. 본 명세서에 기술된 경화된 접착제의 FT-IR 스펙트럼 내에 1734 ㎝-1 부근에서 강한 흡광도는 상기 반응 시나리오와 일치하는데, 상기 흡광도는 에스테르 카르보닐 C-O 진동(vibration)에서 예상되는 1750-1730 ㎝-1 내에 속한다. 앞서 언급된 스펙트럼은 도 4에 도시된다.
아래의 논의는 (i) Maillard 반응에 이용될 수 있는 탄수화물과 아민 반응물의 실례 및 (ii) 이들 반응물이 어떻게 혼합될 수 있는 지에 관계한다. 먼저, Maillard 반응에서 반응물로서 기능하는, 일차 또는 이차 아미노 기를 보유하는 탄수화물 및/또는 화합물이 본 발명의 접착제에 이용될 수 있다. 이들 화합물은 본 명세서에 기술된 가이드라인에 따라, 당업자에 의해 확인되고 이용될 수 있다.
전형적인 반응물과 관련하여, 아민 반응물로서 폴리카르복실산의 암모늄 염은 Maillard 반응에서 효과적인 반응물이다. 폴리카르복실산의 암모늄 염은 산성 기(acid group)를 아민 염기로 중화시켜 폴리카르복실산 암모늄 염 기를 생산함으로써 산출될 수 있다. 완전한 중화, 다시 말하면, 당량 기초(equivalents basis)에서 산정된 대략 100% 중화는 접착제 형성에 앞서, 폴리카르복실산 내에서 산성 기를 적정하거나 부분적으로 중화하는 필요성을 배제시킨다. 하지만, 불완전한 못한 중화가 접착제의 형성을 저해할 것으로 예상되지는 않는다. 주의할 점은 폴리카르복실산의 산성 기의 중화가 폴리카르복실산이 탄수화물과 혼합되기 전후에 수행된다는 점이다.
탄수화물 반응물과 관련하여, 이는 하나이상의 환원당을 보유하는 하나이상의 반응물을 함유한다. 한 측면에서, 탄수화물 반응물은 폴리카르복실산 암모늄 염 반응물과의 반응에 가용 상태로 유지되는 능력을 극대화할 만큼 충분히 비-휘발성이어야 한다. 탄수화물 반응물은 트리오스(triose), 테트로오스(tetrose), 펜토오스(pentose), 헥소오스(hexose), 또는 헵토오스(heptose)를 비롯한 알도오스 또는 케토오스 형태의 단당류; 또는 다당류; 또는 이들의 조합일 수 있다. 탄수화물 반응물은 환원당, 또는 열경화 조건 하에 하나이상의 환원당을 in situ 산출하는 탄수화물 반응물일 수 있다. 가령, 트리오스가 탄수화물 반응물로서 기능하거나, 또는 다른 환원당 및/또는 다당류와 조합으로 이용되는 경우에, 알도트리오스(aldotriose) 당 또는 케토트리오스(ketotriose) 당, 예를 들면, 각각, 글리세르알데히드와 디하이드록시아세톤이 이용될 수 있다. 테트로오스가 탄수화물 반응물로서 기능하거나, 또는 다른 환원당 및/또는 다당류와 조합으로 이용되는 경우에, 알도테트로오스(aldotetrose) 당, 예를 들면, 에리트로스(erythrose)와 트레오스(threose); 또는 케토테트로오스(ketotetrose) 당, 예를 들면, 에리스룰로오스(erythrulose)가 이용될 수 있다. 펜토오스가 탄수화물 반응물로서 기능하거나, 또는 다른 환원당 및/또는 다당류와 조합으로 이용되는 경우에, 알도펜토오스(aldopentose) 당, 예를 들면, 리보오스(ribose), 아라비노스(arabinose), 자일로스(xylose), 릭소오스(lyxose); 또는 케토펜토오스(ketopentose) 당, 예를 들면, 리불로오스(ribulose), 아라불로오스(arabulose), 자일룰로오스(xylulose), 릭술로오스(lyxulose)가 이용될 수 있다. 헥소오스가 탄수화물 반응물로서 기능하거나, 또는 다른 환원당 및/또는 다당류와 조합으로 이용되는 경우에, 알도헥소오스(aldohexose) 당, 예를 들면, 글루코오스(glucose)(즉, 덱스트로스), 만노오스(mannose), 갈락토오스(galactose), 알로오스(allose), 알트로오스(altrose), 탈로오스(talose), 굴로오스(gulose), 이도오스(idose); 또는 케토헥소오스(ketohexose) 당, 예를 들면, 프럭토오스(frutose), 프시코스(psicose), 소르보스(sorbose), 타카토스(tagatose)가 이용될 수 있다. 헵토오스(heptose)가 탄수화물 반응물로서 기능하거나, 또는 다른 환원당 및/또는 다당류와 조합으로 이용되는 경우에, 케토헵토오스(ketoheptose) 당, 예를 들면, 세도헵툴로오스(sedoheptulose)가 이용될 수 있다. 자연적으로 발생하지 않는, 이들 탄수화물 반응물의 다른 입체이성질체(stereoisomer) 역시 본 명세서에 기술된 접착제 조성물을 제조하는데 유용한 것으로 고려된다. 다당류가 탄수화물로서 기능하거나, 또는 단당류와 조합으로 이용되는 경우에, 수크로오스, 락토오스, 말토오스, 전분, 셀룰로오스가 이용될 수 있다.
더 나아가, Maillard 반응에서 탄수화물 반응물은 비-탄수화물 폴리하이드록시 반응물과 조합으로 이용될 수 있다. 탄수화물 반응물과 조합으로 이용될 수 있는 비-탄수화물 폴리하이드록시 반응물의 실례에는 트리메틸로프로판(trimethylolpropane), 글리세롤, 펜타에리트리톨, 폴리비닐 알코올, 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, 완전 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, 이들의 혼합물이 포함되지만 이들에 국한되지 않는다. 한 측면에서, 비-탄수화물 폴리하이드록시 반응물은 단량체성 또는 중합성 폴리카르복실산 반응물과의 반응에 가용 상태로 유지되는 능력을 극대화할 만큼 충분히 비-휘발성이다. 비-탄수화물 폴리하이드록시 반응물의 소수성(hydrophobicity)은 본 명세서에서 기술된 바와 같이 제조된 접착제의 물리적 특성을 결정하는데 있어 한 가지 인자(factor)이다.
부분적으로 가수분해된 폴리비닐 아세테이트가 비-탄수화물 폴리하이드록시 반응물로서 기능하는 경우에, 87-89% 가수분해된 폴리비닐 아세테이트와 같은 상업적으로 가용한 화합물, 예를 들면, DuPont ELVANOL 51-05가 이용될 수 있다. DuPont ELVANOL 51-05는 대략 22,000-26,000 Da의 분자량 및 대략 5.0-6.0 센티푸아즈(centipoise)의 점성(viscosity)을 보유한다. 본 명세서에 기술된 접착제 조성물을 제조하는데 유용한 것으로 고려되는 다른 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 아세테이트에는 ELVANOL 51-05와 분자량과 점성에서 구별되는 87-89% 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, 예를 들면, DuPont ELVANOL 51-04, ELVANOL 51-08, ELVANOL 50-14, ELVANOL 52-22, ELVANOL 50-26, ELVANOL 50-42; ELVANOL 51-05와 분자량, 점성 및/또는 가수분해 정도에서 구별되는 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, 예를 들면, DuPont ELVANOL 51-03(86-89% 가수분해됨), ELVANOL 70-14(95.0-97.0% 가수분해됨), ELVANOL 70-27(95.5-96.5% 가수분해됨), ELVANOL 60-30(90-93% 가수분해됨)이 포함되지만 이들에 국한되지 않는다. 본 명세서에 기술된 접착제 조성물을 제조하는데 유용한 것으로 고려되는 다른 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 아세테이트에는 Clariant MOWIOL 15-79, MOWIOL 3-83, MOWIOL 4-88, MOWIOL 5-88, MOWIOL 8-88, MOWIOL 18-88, MOWIOL 23-88, MOWIOL 26-88, MOWIOL 40-88, MOWIOL 47-88, MOWIOL 30-92; Celanese CELVOL 203, CELVOL 205, CELVOL 502, CELVOL 504, CELVOL 513, CELVOL 523, CELVOL 523TV, CELVOL 530, CELVOL 540, CELVOL 540TV, CELVOL 418, CELVOL 425, CELVOL 443이 포함되지만 이들에 국한되지 않는다. 다른 상업적 공급업체로부터 구매가능한 유사하거나 상동한 부분적으로 가수분해된 폴리비닐 아세테이트 역시 유용한 것으로 고려된다.
완전 가수분해된 폴리비닐 아세테이트가 비-탄수화물 폴리하이드록시 반응물로서 기능하는 경우에, 대략 27,000 Da의 분자량을 갖는 Clariant MOWIOL 4-98이 이용될 수 있다. 유용한 것으로 고려되는 다른 완전 가수분해된 폴리비닐 아세테이트에는 DuPont ELVANOL 70-03(98.0-98.8% 가수분해됨), ELVANOL 70-04(98.0-98.8% 가수분해됨), ELVANOL 70-06(98.5-99.2% 가수분해됨), ELVANOL 90-50(99.0-99.8% 가수분해됨), ELVANOL 70-20(98.5-99.2% 가수분해됨), ELVANOL 70-30(98.5-99.2% 가수분해됨), ELVANOL 71-30(99.0-99.8% 가수분해됨), ELVANOL 70-62(98.4-99.8% 가수분해됨), ELVANOL 70-63(98.5-99.2% 가수분해됨), ELVANOL 70-75(98.5-99.2% 가수분해됨), Clariant MOWIOL 3-98, MOWIOL 6-98, MOWIOL 10-98, MOWIOL 20-98, MOWIOL 56-98, MOWIOL 28-99; Celanese CELVOL 103, CELVOL 107, CELVOL 305, CELVOL 310, CELVOL 325, CELVOL 325LA, CELVOL 350; 다른 상업적 공급업체로부터 유사하거나 상동한 완전 가수분해된 폴리비닐 아세테이트가 포함되지만 이들에 국한되지 않는다.
앞서 언급된 Maillard 반응을 위한 반응물은 탄수화물 반응물과 아민 반응물을 함유하는 수성 조성물을 만들기 위하여 혼합된다. 이들 수성 접착제는 비경화된 접착제의 실례를 대표한다. 아래에 언급된 바와 같이, 이들 수성 조성물은 본 발명의 접착제로서 이용될 수 있다. 이들 접착제는 포름알데히드-없는, 경화가능, 알칼리성, 수성 접착제 조성물이다. 더 나아가, 앞서 지시된 바와 같이, 이러한 Maillard 반응을 위한 반응물의 탄수화물 반응물은 비-탄수화물 폴리하이드록시 반응물과 조합으로 이용될 수 있다. 따라서, 탄수화물 반응물이 언급될 때는 예외 없이, 이는 비-탄수화물 폴리하이드록시 반응물과 조합으로 이용될 수 있다.
예시적인 한 구체예에서, Maillard 반응을 위한 반응물의 수용액은 (i) 하나이상의 폴리카르복실산 반응물의 암모늄 염 및 (ii) 환원당을 보유하는 하나이상의 탄수화물 반응물을 함유한다. 상기 용액의 pH는 결합되는 물질과 접촉하기 이전에, 7보다 크거나 이에 필적할 수 있다. 이에 더하여, 상기 용액은 대략 10보다 작거나 이에 필적하는 pH를 보유할 수 있다. 탄수화물 반응물의 몰 수에 대한 폴리카르복실산 반응물의 몰 수의 비율은 대략 1:4 내지 대략 1:15의 범위로 존재할 수 있다. 한 실례에서, 접착제 조성물 내에서 탄수화물 반응물의 몰 수에 대한 폴리카르복실산 반응물의 몰 수의 비율은 대략 1:5이다. 다른 실례에서, 탄수화물 반응물의 몰 수에 대한 폴리카르복실산 반응물의 몰 수의 비율은 대략 1:6이다. 또 다른 실례에서, 탄수화물 반응물의 몰 수에 대한 폴리카르복실산 반응물의 몰 수의 비율은 대략 1:7이다.
앞서 언급된 바와 같이, 수성 접착제 조성물은 (i) 하나이상의 폴리카르복실산 반응물의 암모늄 염 및 (ii) 환원당을 보유하는 하나이상의 탄수화물 반응물을 함유한다. 단량체성 또는 중합성 폴리카르복실산의 암모늄 염이 아민 반응물로서 이용되는 경우에, 암모늄 이온의 몰 당량(molar equivalent)은 폴리카르복실산 내에 존재하는 산성 염 기의 몰 당량(molar equivalent)에 필적하거나, 또는 필적하지 않는다. 예시적인 한 실례에서, 암모늄 염은 트리카르복실산이 폴리카르복실산 반응물로서 이용되는 경우에, 1염기성(monobasic), 2염기성(dibasic), 또는 3염기성(tribasic)이다. 따라서, 암모늄 이온의 몰 당량은 폴리카르복실산 내에 존재하는 산성 염 기의 몰 당량보다 적거나 이에 필적하는 양으로 존재한다. 따라서, 상기 염은 폴리카르복실산 반응물이 디카르복실산인 경우에, 1염기성 또는 2염기성일 수 있다. 더 나아가, 암모늄 이온의 몰 당량은 중합성 폴리카르복실산 내에 존재하는 산성 염 기의 몰 당량보다 적거나 이에 필적하는 양으로 존재할 수도 있다. 디카르복실산의 1염기성 염이 이용되거나, 또는 트리카르복실산의 2염기성 염이 이용되거나, 또는 암모늄 이온의 몰 당량이 중합성 폴리카르복실산 내에 존재하는 산성 염 기의 몰 당량보다 적은 양으로 존재하는 경우에, 접착제 조성물의 pH는 알칼리성(alkalinity)을 달성하기 위하여 조정을 필요로 한다.
비경화된, 포름알데히드-없는, 열-경화가능, 알칼리성, 수성 접착제 조성물은 다수의 상이한 물질을 제조하는데 이용될 수 있다. 특히, 이들 접착제는 결합되는 재료와 접착제를 접촉시킴으로써 조립되지 않거나 느슨하게 조립된 재료 내에서 응집을 산출하거나 촉진하는데 이용될 수 있다. 결합되는 물질과 수성 접착제를 접촉시키기 위하여 다수의 널리 공지된 기술이 이용될 수 있다. 가령, 수성 접착제는 재료 상에 분무되거나(가령, 유리 섬유에 결합 동안), 또는 롤-코트 기구(roll-coat apparatus)를 통하여 적용될 수 있다.
이들 수성 접착제는 섬유 유리 절연 제품의 생산 동안, 유리 섬유의 매트에 적용될 수 있다(가령, 매트 상에 분무될 수 있다). 수성 접착제가 유리 섬유와 접촉하면, 유리 섬유로부터 잔열(residual heat)(주의: 상기 유리 섬유는 용융된 유리로부터 만들어지고, 따라서 잔열을 보유한다) 및 섬유상 매트를 통한 공기 흐름이 접착제로부터 물을 증발시킨다(즉, 제거한다). 물이 제거되면, 접착제의 잔류 성분이 섬유 상에 점성이나 반-점성 높은-고형 액체의 코팅(coating)으로 남게 된다. 점성이나 반-점성 높은-고형 액체의 이러한 코팅은 접착제로서 기능한다. 이 시점에서, 매트는 경화되지 않았다. 다시 말하면, 비경화된 접착제는 매트 내에서 유리 섬유에 결합하는 기능을 한다.
더 나아가, 앞서 기술된 수성 접착제는 경화될 수 있다. 가령, 앞서 기술된 수성 접착제는 결합되는 물질 상에 처리(가령, 분무)되고, 이후 가열될 수 있다. 가령, 수성 접착제가 매트에 적용된 이후에 섬유 유리 절연 제품을 만드는 경우에, 접착제 코팅된 매트는 경화 오븐(curing oven)으로 이전된다. 경화 오븐 내에서, 상기 매트는 가열되고(가령, 대략 300℉ 내지 대략 600℉), 접착제는 경화된다. 경화된 접착제는 매트의 유리 섬유를 서로 접착시키는 포름알데히드-없는, 내수성 열경화성 접착제이다. 주의할 점은 건조와 열경화가 순차적으로, 동일 시점에, 또는 동시에 진행될 수 있다는 점이다.
경화되면 물-불용성인 접착제의 제조와 관련하여, 탄수화물 반응물 내에 존재하는 하이드록실 기의 몰 당량 수에 대한 폴리카르복실산 반응물 내에 존재하는 산성 염 기의 몰 당량 수의 비율은 대략 0.04:1 내지 대략 0.15:1의 범위로 존재한다. 경화후, 이들 제조는 내수성 열경화성 접착제를 결과한다. 한 이형에서, 탄수화물 반응물 내에 존재하는 하이드록실 기의 몰 당량 수는 폴리카르복실산 반응물 내에 존재하는 산성 염 기의 몰 당량 수보다 대략 25배 크다. 다른 이형에서, 탄수화물 반응물 내에 존재하는 하이드록실 기의 몰 당량 수는 폴리카르복실산 반응물 내에 존재하는 산성 염 기의 몰 당량 수보다 대략 10배 크다. 또 다른 이형에서, 탄수화물 반응물 내에 존재하는 하이드록실 기의 몰 당량 수는 폴리카르복실산 반응물 내에 존재하는 산성 염 기의 몰 당량 수보다 대략 6배 크다.
본 발명의 다른 구체예에서, 미리 경화된 접착제가 결합되는 물질에 처리될 수 있다. 앞서 지시된 바와 같이, 대부분의 경화된 접착제는 전형적으로, 물-불용성 멜라노이딘을 함유한다. 따라서, 이들 접착제는 내수성 열경화성 접착제이다.
아래에 언급된 바와 같이, 다양한 첨가제가 접착제 조성물 내로 통합될 수 있다. 이들 첨가제는 본 발명의 접착제에 부가적인 바람직한 특성을 부여한다. 가령, 접착제는 실리콘-함유 커플링제(coupling agent)를 함유한다. 많은 실리콘-함유 커플링제가 Dow-Corning Corporation, Petrarch Systems, General Electric Company로부터 상업적으로 구매가능하다. 예시적으로, 실리콘-함유 커플링제에는 실릴에테르(silylether)와 알킬실릴 에테르(alkylsilyl ether)와 같은 화합물이 포함되는데, 이들 각각은 예로써, 할로겐, 알콕시, 아미노 등으로 선택적으로 치화될 수 있다. 한 이형에서, 실리콘-함유 화합물은 아미노-치환된 실란, 예를 들면, 감마-아미노프로필트리에톡시 실란(General Electric Silicones, SILQUEST A-1101; Wilton, CT; USA)이다. 다른 이형에서, 실리콘-함유 화합물은 아미노-치환된 실란, 예를 들면, 아미노에틸아미노프로필트리메톡시 실란(Dow Z-6020; Dow Chemical, Midland, MI; USA)이다. 다른 이형에서, 실리콘-함유 화합물은 감마-글리시독시프로필트리메톡시실란(General Electric Silicones, SILQUEST A-187)이다. 또 다른 이형에서, 실리콘-함유 화합물은 n-프로필아민 실란(Creanova(이전에, Huls America) HYDROSIL 2627; Creanova; Somerset, N.J.; U.S.A.)이다.
전형적으로, 이들 실리콘-함유 커플링제는 접착제 내에서, 용해된 고형 접착제에 기초하여 중량으로 대략 0.1% 내지 대략 1%(즉, 수용액에 추가되는 고체의 중량에 기초하여 대략 0.1% 내지 대략 1%)의 범위로 존재한다. 한 가지 실례에서, 이들 실리콘-함유 화합물 중에서 하나이상이 수성 비경화된 접착제에 추가될 수 있다. 이후, 접착제가 결합된 물질에 적용된다. 그 다음, 접착제는 필요에 따라, 경화될 수 있다. 이들 실리콘-함유 화합물은 접착제가 처리되는 재료, 예를 들면, 유리 섬유에 부착하는 상기 접착제의 능력을 강화시킨다. 재료에 접착하는 접착제의 능력 강화는 예로써, 조립되지 않거나 느슨하게 조립된 재료 내에서 응집을 산출하거나 촉진하는 능력을 개선한다.
실리콘-함유 커플링제를 함유하는 접착제는 아민 염기로 미리 중화되거나 in situ 중화된 하나이상의 폴리카르복실산 반응물의 대략 10 내지 대략 50 무게 백분율(weight percent) 수용액을 환원당을 보유하는 하나이상의 탄수화물 반응물의 대략 10-50 무게 백분율 수용액 및 실리콘-함유 커플링제의 효과량과 혼합함으로써 제조될 수 있다. 한 이형에서, 하나이상의 폴리카르복실산 반응물 및 환원당을 보유하는 하나이상의 탄수화물 반응물은 고체로서 결합되고 물과 혼합되며, 혼합물은 이후, 수성 아민 염기(하나이상의 폴리카르복실산 반응물을 중화시킨다) 및 실리콘-함유 커플링제로 처리하여 각 폴리카르복실산 반응물 및 각 탄수화물 반응물에서 10-50 무게 백분율의 수용액을 산출한다.
다른 예시적인 구체예에서, 본 발명의 접착제는 하나이상의 부식 억제제를 함유한다. 이들 부식 억제제는 예로써, 산에 의해 유발되는 화학적 분해(chemical decomposition)에 의한 금속과 같은 물질의 소모(eating) 또는 마모(wearing away)를 예방하거나 저해한다. 부식 억제제가 본 발명의 접착제 내에 포함되는 경우에, 접착제의 부식성은 이러한 억제제가 존재하지 않는 접착제의 부식성에 비하여 감소한다. 한 구체예에서, 이들 부식 억제제는 본 명세서에 기술된 유리 섬유-함유 조성물의 부식성을 감소시키는데 이용될 수 있다. 예시적으로, 부식 억제제에는 탈진유(dedusting oil), 또는 모노암모늄 인산염(monoammonium phosphate), 메타규산나트륨(sodium metasilicate pentahydrate), 멜라민(melamine), 주석(II)옥살산염(tin(II)oxalate) 및/또는 메틸수소 실리콘 액 에멀젼(methylhydrogen silicone fluid emulsion) 중에서 하나이상이 포함된다. 전형적으로, 부식 억제제는 본 발명의 접착제 내에 포함되는 경우에, 접착제 내에서, 용해된 고형 접착제에 기초하여 중량으로 대략 0.5% 내지 대략 2%의 범위로 존재한다.
이들 가이드라인에 따라, 당업자는 수성 접착제의 반응물의 농도를 변화시켜 다양한 접착제 조성물을 생산할 수 있을 것이다. 특히, 수성 접착제 조성물은 알칼리성 pH, 예를 들면, 대략 7보다 크거나 이에 필적하는 pH 내지 대략 10보다 작거나 이에 필적하는 pH 범위의 pH를 보유하도록 제조될 수 있다. 조종될 수 있는 접착제 반응물의 실례에는 (i) 폴리카르복실산 반응물, (ii) 아민 염기, (iii) 탄수화물 반응물, (iv) 실리콘-함유 커플링제, (v) 부식 억제제 화합물이 포함된다. 본 발명의 수성 접착제(가령, 비경화된 접착제)의 pH를 알칼리성 범위로 유지하면, 접착제가 접촉하는 물질, 예를 들면, 제조 공정(가령, 섬유 유리 제조)에 이용되는 기계의 부식이 저해된다. 이는 산성 접착제의 부식성을 본 발명의 접착제와 비교하는 경우에, 분명하게 확인된다. 따라서, 기계류의 “수명”이 증가하고, 이들 기계류를 유지 보수하는 비용이 감소한다. 더 나아가, 산성 접착제와 접촉하는 상대적으로 내부식성 기계 구성요소, 예를 들면, 스테인리스 스틸(stainless steel) 구성요소를 이용할 필요 없이, 표준 장비가 본 발명의 접착제와 함께 이용될 수 있다. 이런 이유로, 본 명세서에 기술된 접착제는 결합되는 물질의 제조비용을 감소시킨다.
아래의 실시예에서는 특정 구체예를 더욱 상세하게 설명한다. 이들 실시예는 예시의 목적으로만 제공되고, 본 발명 또는 본 발명의 개념을 임의의 특정한 물리적 구성(physical configuration)에 한정시키지 않는다. 가령, 실시예 1에서 수성 접착제를 제조하기 위하여 트리암모늄 구연산염과 덱스트로스 일수화물의 각각 25%(무게 백분율) 수용액이 혼합되긴 하지만, 본 명세서에 기술된 구체예의 이형에서, 수성, 폴리카르복실산 암모늄 염 반응물 용액의 무게 백분율 및 수성, 환원-당 탄수화물 반응물 용액의 무게 백분율은 본 명세서에 기술된 발명의 특성에 영향을 주지 않으면서 변경될 수 있다. 가령, 혼합되는 폴리카르복실산 암모늄 염 반응물과 환원-당 탄수화물 반응물의 수용액의 무게 백분율은 대략 10-50 무게 백분율의 범위 내에 포함된다. 더 나아가, 실시예 8-12에서 접착제/유리 섬유 조성물을 제조하기 위하여 트리암모늄 구연산염과 덱스트로스 일수화물 용해된 고체의 각각 10-50%(무게 백분율) 수용액이 이용되긴 하지만, 수성, 폴리카르복실산 암모늄 염 반응물-함유/환원-당 탄수화물 반응물-함유 용액의 무게 백분율은 본 명세서에 기술된 발명의 특성에 영향을 주지 않으면서 변경될 수 있다. 가령, 폴리카르복실산 암모늄 염 반응물과 환원-당 탄수화물 반응물을 함유하는 제조된 수용액의 무게 백분율은 대략 10-50 무게 백분율 범위를 벗어난다. 이에 더하여, 아래의 실시예에서는 폴리카르복실산 암모늄 염 반응물로서 폴리카르복실산의 암모늄 염, 다시 말하면, +NH4를 포함하지만, 본 명세서에 기술된 발명의 특성에 영향을 주지 않는 대안적 아민 반응물, 예를 들면, 폴리카르복실산의 일차 아민 염 또는 이차 아민 염 역시 이용될 수 있다.
[실시예]
실시예 1
수성 트리암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제의 제조
수성 트리암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제는 아래의 절차에 따라 제조하였다: 트리암모늄 구연산염(81.9 g 구연산, 203.7 g 물, 114.4 g의 19% 암모니아 용액)과 덱스트로스 일수화물(150.0 g 물에서 50.0 g 덱스트로스 일수화물)의 수용액(25%)은 아래의 부피 비율로 실온에서 혼합하였다: 1:24, 1:12, 1:8, 1:6, 1:5, 1:4, 1:3, 여기서 트리암모늄 구연산염의 상대적 부피는 “1”로 기재된다. 가령, 50 ㎖의 수성 덱스트로스 일수화물과 혼합된 10 ㎖의 수성 트리암모늄 구연산염은 “1:5” 용액을 제공하였는데, 여기서 덱스트로스 일수화물에 대한 트리암모늄 구연산염의 질량 비율은 대략 1:5이고, 덱스트로스 일수화물에 대한 트리암모늄 구연산염의 몰 비율은 대략 1:6이고, 덱스트로스 일수화물 상에 존재하는 하이드록실 기의 몰 당량(molar equivalent)의 총수에 대한 트리암모늄 구연산염 상에 존재하는 산성 염 기의 몰 당량의 총수의 비율은 대략 0.10:1이다. 생성된 용액은 수분 동안 실온에서 교반하였는데, 이 시점에서 2-g 샘플을 이전하고 실시예 2에 기술된 바와 같이 열 경화시켰다.
실시예 2
수성 트리암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제로부터 경화된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제 샘플의 제조
실시예 1에 따라 제조된 각 접착제의 2-g 샘플은 3개의 개별 1-g 알루미늄 베이크-아웃(bake-out) 팬 각각에 위치시켰다. 이후, 각 접착제는 상응하는 경화된 접착제 샘플을 생산하기 위하여, 미리-가열된 자동온도조절 순환식 오븐 내에서 아래의 3가지 통상적인 베이크-아웃/경화 조건에 종속시켰다: 400℉에서 15 분, 350℉에서 30 분, 300℉에서 30 분.
실시예 3
수성 트리암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제로부터 생산된 경화된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제 샘플의 검사/평가
알루미늄 베이크-아웃 팬에 물의 추가 및 실온에서 후속 방치이후, 경화된 접착제 샘플이 원상태를 유지하고 용해에 저항하는 정도로, 실시예 2에 따라 제조된 각 경화된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제 샘플에 대한 습강도(wet strength)를 결정하였다. 습강도는 용해됨(습강도 없음), 부분적으로 용해됨(최소 습강도), 연화(중간 습강도), 또는 불투성(높은 습강도, 물-불용성)으로 표시되었다. 경화된 암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제 샘플와의 접촉에 기인한 물의 색깔 역시 결정하였다. 하기 표 1에서는 실시예 1에 따라 제조된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제의 전형적인 실례, 실시예 2에 따른 이들의 경화 조건, 실시예 3에 따른 검사와 평가 결과를 제시한다.
실시예 4
경화된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 샘플의 원소 분석
탄소, 수소, 질소(즉, C, H, N)에 대한 원소 분석은 실시예 1에 기술된 바와 같이 제조되고 아래에 기술된 바와 같이 경화된 15% 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제의 5-g 샘플에서 실시하였는데, 이들 0.75-g 경화된 샘플은 대략 1:6의 덱스트로스 일수화물에 대한 트리암모늄 구연산염의 몰 비율을 보유하였다. 접착제 샘플은 아래와 같이 온도와 시간의 함수로서 경화시켰다: 1 시간 동안 300 ℉; 0.5 시간 동안 350 ℉; 0.33 시간 동안 400 ℉. 원소 분석은 Galbraith Laboratories, Inc.(Knoxville, TN)에서 실시하였다. 표 2에 제시된 바와 같이, 원소 분석에서는 300 ℉ 내지 350 ℉ 범위에서 증가하는 농도의 함수로서 C:N 비율에서 증가가 관찰되었는데, 이들 결과는 제조된 멜라노이딘-함유 접착제와 일치한다. 더 나아가, 증가하는 온도의 함수로서 C:H 비율에서 증가 역시 표 2에서 관찰되는데, 이들 결과는 접착제 경화 동안 발생하는, 멜라노이딘의 형성동안 발생하는 것으로 알려져 있는 탈수(dehydration) 과정과 일치한다.
실시예 5
유리 비드 쉘 본(glass bead shell bone), 유리 섬유-함유 매트, 목질 섬유 보드 조성물을 구성하기 위하여 이용되는 암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제의 제조
유리 비드 쉘 본과 유리 섬유-함유 매트를 구성하기 위하여 이용되는 수성 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제는 아래의 일반적인 절차에 따라 제조하였다: 분말 덱스트로스 일수화물(915 g)과 분말 무수성 구연산(152.5 g)은 1-갤런 반응 용기 내에서 혼합하고, 여기에 880 g 증류수를 추가하였다. 상기 혼합물은 교반하면서 265 g 19% 수성 암모니아를 추가하고, 교반은 수분 동안 지속하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 3.3 g SILQUEST A-1101 실란을 추가하여 pH ~ 8-9 용액(pH 페이퍼 이용)을 생산하였는데, 상기 용액은 대략 50% 용해된 덱스트로스 일수화물과 용해된 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량 비율로서)를 포함하였다; 30분 동안 400 ℉에서 열경화후, 상기 용액의 2-g 샘플은 30% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실(weight loss)은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). SILQUEST A-1101 이외의 실란이 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 내에 포함되는 경우에, SILQUEST A-187 실란, HYDROSIL 2627 실란, 또는 Z-6020 실란으로 치환되었다. 접착제 변형을 생산하기 위하여 첨가물이 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 내에 포함되는 경우에, 표준 용액은 300-g 갤런의 분량으로 여러 병에 분배되고, 여기에 개별 첨가제가 공급된다.
건조된(비경화된) 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제의 FT-IR 스펙트럼은 도 3에 도시되는데, 상기 스펙트럼은 진공 내에서 건조된 30% (용해된 고형 접착제) 접착제의 10-g 샘플로부터 현미경적 박막(microscopic thin film)으로 획득되었다. 경화된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) Maillard 접착제의 FT-IR 스펙트럼은 도 4에 도시되는데, 상기 스펙트럼은 경화이후 30% 접착제(용해된 고형 접착제)의 10-g 샘플로부터 현미경적 박막으로 획득되었다.
수성 암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 변형을 제조하기 위하여 구연산 이외의 폴리카르복실산, 덱스트로스 이외의 당 및/또는 첨가제를 이용하는 경우에, 수성 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제의 제조에서 앞서 기술된 절차와 동일한 절차를 이용하였다. 암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 변형의 경우에, 예로써, 구연산 대신에 디카르복실산 또는 중합성 폴리카르복실산의 포함을 수용하거나, 또는 예로써, 덱스트로스 대신에 트리오스의 포함을 수용하거나, 또는 예로써, 하나이상의 첨가제의 포함을 수용하기 위하여 필요한 조정을 수행하였다. 이런 조정에는 예로써, 암모늄 염을 산출하기 위하여 필요한 수성 암모니아의 부피 조정, 당에 대한 암모늄 폴리카르복실산염의 원하는 몰 비율을 달성하기 위하여 필요한 반응물의 그램 양(gram amount) 조정 및/또는 원하는 무게 백분율로 첨가제의 포함이 포함된다.
실시예 6
암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제로 제조된 유리 비드 쉘 본 조성물의 제조/풍화/검사
특정한 접착제로 제조된 유리 비드-함유 쉘 본 조성물은 경화와 “풍화(weathered)” 인장 강도(tensile strength)에 대한 평가에서, 상기 특정한 접착제로 제조된 섬유 유리 절연체의 가능 인장 강도와 가능 내구성(durability)을 각각 지시한다. 예측된 내구성은 쉘 본의 풍화 인장 강도 : 건조 인장 강도 비율에 기초한다. 쉘 본은 아래와 같이 제조하고, 풍화시키고, 검사하였다:
쉘 본의 제조 절차:
쉘 본 주형(Dietert Foundry Testing Equipment; Heated Shell Curing Accessory, Model 366, Shell Mold Accessory)은 원하는 온도, 일반적으로, 425 ℉로 설정하고, 최대 1시간 동안 가열하였다. 쉘 본 주형은 가열 동안, 실시예 5에 기술된 바와 같이, 대략 100 g의 수성 암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제(일반적으로, 고형 접착제에서 30%)를 제조하였다. 대형 유리 비커를 이용하여, 727.5 g 유리 비드(Quality Ballotini Impact Beads, Spec. AD, US Sieve 70-140, 106-212 micron-#7, Potters Industries, Inc.)를 차별되게 칭량하였다. 이들 유리 비드는 깨끗한 경화 혼합 사발 내로 부어넣고, 상기 사발은 전기 혼합기 스탠드(electric mixer stand)에 올려놓았다. 대략 75 g 수성 암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제가 획득되었는데, 상기 접착제는 이후, 혼합 사발 내에 유리 비드로 천천히 부어넣었다. 그 다음, 전기 혼합기는 작동시키고, 유리 비드/암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 혼합물은 1분간 교반하였다. 대형 스패튤라를 이용하여, 휘젓는 기구(혼합기)의 측면을 긁어내어 접착제 덩어리를 제거하고, 또한 모서리를 긁어내는데, 이때 유리 비드는 사발의 바닥에 남게 된다. 이후, 혼합기는 추가로 1분간 작동시키고, 이후 휘젓는 기구(혼합기)를 상기 장치로부터 떼어내고, 그 다음, 유리 비드/암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 혼합물을 포함하는 혼합 사발을 떼어냈다. 대형 스패튤라를 이용하여, 휘젓는 기구에 부착된 가능한 많은 접착제와 유리 비드를 제거하고, 이후, 혼합 사발 내에서 유리 비드/암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 혼합물 내로 교반하였다. 그 다음, 사발의 측면을 긁어내어 이들 측면에 축적되었을 수도 있는 과량의 접착제를 혼합하였다. 이 시점에서, 유리 비드/암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 혼합물은 쉘 본 주형 내에서 성형(molding)이 가능하였다.
쉘 본 주형의 슬라이드는 바닥 주형 가압판 내에서 정렬되는 것으로 확인되었다. 대형 스패튤라를 이용하여, 유리 비드/암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 혼합물은 쉘 본 주형 내에서 3개의 주형 공동(cavity) 내로 신속하게 추가하였다. 각 공동 내에서 혼합물의 표면은 쉘 본에 균일한 표면적(surface area)을 제공하기 위하여 과량의 혼합물을 긁어내면서, 편평하게 하였다. 이들 공동 내에 존재하는 임의의 불일치(inconsistency) 또는 갭(gap)은 부가적인 유리 비드/암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 혼합물로 채우고 편평하게 하였다. 유리 비드/암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 혼합물이 쉘 본 공동 내로 배치되고, 혼합물이 열에 노출되면, 경화(curing)가 시작되었다. 조작 시간(manipulation time)이 검사 결과에 영향을 줄 수 있기 때문에(가령, 2개의 차별적으로 경화된 층을 갖는 쉘 본이 생산될 수 있다), 쉘 본은 일관되고 신속하게 제조하였다. 쉘 본 주형이 충전되면, 상부 가압판이 하부 가압판으로 신속하게 배치된다. 이와 동시에, 또는 직후에, 스톱워치(stopwatch)에 의한 경화 시간(curing time)의 측정이 시작되는데, 이런 경화 기간 동안 하부 가압판의 온도 범위는 대략 400℉ 내지 대략 430℉인 반면, 상부 가압판의 온도 범위는 대략 440℉ 내지 대략 470℉이다. 7분 경과한 시점에서, 3개의 쉘 본 모두 이전될 수 있도록 상부 가압판을 떼어내고 슬라이드를 잡아당겼다. 이후, 이들 새로 만들어진 쉘 본은 쉘 본 주형 가압판에 인접한 와이어 랙(wire rack)에 처리하고, 실온으로 냉각시켰다. 이후, 각 쉘 본은 표지하고, 적절하게 표지된 플라스틱 보관 가방 내에 개별적으로 배치하였다. 쉘 본을 제조 당일에 검사할 수 없는 경우에, 이들 쉘 본-함유 플라스틱 가방은 건조기 장치(desiccator unit) 내에 배치하였다.
쉘 본에 대한 조절(풍화) 절차:
Blue M 습도 챔버는 작동시키고, 이후 90℉와 90% 상대 습도의 풍화 조건(즉, 90℉/90% rH)을 제공하도록 설정하였다. 습도 챔버의 측면에서 물 탱크는 통상적으로 매 작동시마다 점검하고 정기적으로 충전하였다. 습도 챔버는 적어도 4 시간 동안 특정된 풍화 조건에 도달하도록 하고, 1일의 평형 기간(equilibration period)이 전형적이었다. 풍화되는 쉘 본은 한 번에 하나씩, 열린 습도 챔버 도어를 통하여 습도 챔버의 위쪽 홈진 선반으로 신속하게 적재하였다(도어가 개방되는 동안, 습도와 온도 모두 감소하기 때문이다). 쉘 본이 습도 챔버 내에 배치되는 시간을 기록하고, 24 시간 동안 풍화를 수행하였다. 이후, 습도 챔버 도어를 개방하고, 한 번에 1개의 쉘 본 세트를 신속하게 이전시키고 개별 플라스틱 보관 가방 내로 개별적으로 배치하고, 완전하게 밀봉하였다. 일반적으로, 한 번에 1개 내지 4개의 쉘 본 세트가 앞서 기술된 바와 같이 풍화되었다. 풍화 쉘 본은 Instron 룸으로 즉시 이전하고 검사하였다.
파괴 쉘 본에 대한 검사 절차:
Instron 룸 내에서, 쉘 본 검사 방법은 적절한 하중 셀(load cell)(즉, Static Load Cell 5 kN)이 인스톨되도록 담보하면서 5500 R Instron 기계로 적재하고, 상기 기계는 최대 15분 동안 가열하였다. 이 기간 동안, 쉘 본 검사 그립(grip)이 기계 상에 설치되는지를 확인하였다. 하중 셀은 0에 맞추고 균형을 잡고, 한 세트의 쉘 본은 아래와 같이 한 번에 검사하였다: 쉘 본은 플라스틱 보관 가방으로부터 이전하고 칭량하였다. 이후, 중량(gram)을 Instron 기계에 연결된 컴퓨터로 입력하였다. 그 다음, 쉘 본의 측정된 두께(inch)를 견본 두께(specimen thickness)로서, Instron 기계에 연결된 컴퓨터로 3회 입력하였다. 이후, 쉘 본 견본은 Instron 기계 상에서 그립 내로 배치하고, 검사는 Instron 기계 상에서 키패드(keypad)를 통하여 시작하였다. 쉘 본 견본을 이전한 이후, Instron 기계에 연결된 컴퓨터로 정확한 파괴점(breaking point)을 입력하고, 한 세트 내에 모든 쉘 본이 검사될 때까지 검사를 지속하였다.
검사 결과는 표 3-6에서 제시하는데, 이들 결과는 평균 건조 인장 강도 (psi), 평균 풍화 인장 강도(psi), 풍화:건조 인장 강도 비율이다.
실시예 7
암모늄 폴리카르복실산염-당(1:6) 접착제로 제조된 유리 섬유-함유 매트의 제조/풍화/검사
특정한 접착제로 제조된 유리 섬유-함유 매트는 경화와 “풍화” 인장 강도(tensile strength)에 대한 평가에서, 상기 특정한 접착제로 제조된 섬유 유리 절연체의 가능 인장 강도와 가능 내구성(durability)을 각각 지시한다. 예측된 내구성은 유리 섬유 매트의 풍화 인장 강도 : 건조 인장 강도 비율에 기초한다. 유리 섬유 매트는 아래와 같이 제조하고, 풍화시키고, 검사하였다:
유리 섬유-함유 매트에 대한 제조 절차:
“Deckel 상자”(13 인치 높이 x 13 인치 너비 x 14 인치 깊이)는 투명 아크릴 시트로 구성되고, 힌지 금속 프레임(hinged metal frame)에 부착되었다. Deckel 상자 아래에, 상기 상자에서 3-인치 배수 파이프(drain pipe)로 트랜지션(transition)으로서, 다공판(perforated plate)과 거친 금속 스크린(metal screen)의 시스템이 설치되었다. Deckel 상자 아래에 직물 플라스틱 벨트(“와이어(wire)”)가 조여졌다. 혼합 목적으로, 내부 수직 립(internal, vertical rib)과 고-전단 공기 모터 혼합기가 구비된 5-갤런 버킷이 이용되었다. 전형적으로, 4 갤런의 물과 E-유리(즉, 고온 유리) 섬유(11 g, 22 g, 또는 33g)는 2분간 혼합하였다. 전형적인 E-유리는 아래의 무게 백분율 조성을 보유하였다: SiO2, 52.5%; Na2O, 0.3%; CaO, 22.5%; MgO, 1.2%; Al2O3, 14.5%; FeO/Fe2O3, 0.2%; K2O, 0.2%; B2O3, 8.6%. 와이어 아래 배수 파이프와 트랜지션은 물로 미리 채워 Deckel 상자의 바닥이 축축하도록 하였다. 수성, 유리 섬유 혼합물은 Deckel 상자 내로 부어넣고 49개의 1-인치 구멍을 보유하는 플레이트로 수직으로 교반하였다. 배수 라인(drain line)의 하부에서 슬라이드 밸브(slide valve)는 신속하게 개방하고, 와이어 상에서 유리 섬유를 회수하였다. 와이어 아래에 미리 배치된 스크린-커버된 프레임은 유리 섬유 샘플의 이전을 용이하게 하였다. 상기 샘플은 25-40 인치의 물-칼럼 흡입관(suction)을 보유하는 추출기 슬롯(extractor slot)에 통과시킴으로써 탈수시켰다. 1회 통과는 11-g 샘플에 이용되었고, 2회 통과는 22-g 샘플에 이용되었고, 3회 통과는 33-g 샘플에 이용되었다. 상기 샘플은 두 번째 스크린-커버된 프레임으로 이전하고, 형성 와이어는 이동시켰다. 이후, 샘플은 건조시키고 스크린으로부터 분리하였다. 그 다음, 샘플은 수성 암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제(15% 용해된 고형 접착제 포함, 실시예 5에 기술된 바와 같이 제조됨)를 포함하는 욕조(bath) 내에서 회전하는 3-인치 직경 애플리케이터 롤(applicator roll)에 통과시키는데, 여기서 유리 섬유는 접착제로 포화되었다. 과량의 접착제는 추출기 슬롯에 다시 통과시킴으로써 추출하고 유리 섬유-함유 매트를 생산하며, 상기 매트는 상승류 강제 대류형 공기(up-flow forced convection air)를 보유하는 오븐 내에서 30분 동안 375℉에서 경화시켰다.
유리 섬유 매트에 대한 조절(풍화) 절차:
조절되는 유리 섬유-함유 매트 샘플은 부동(floating)을 예방하기 위하여 TEFLON-코팅된 코스-위브(course-weave) 벨트 상에 배치하고 중압하였다. 평가 중인 각 암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제에 대하여 한 쌍의 샘플 매트를 제조하였다. 매트는 적어도 하루 동안, 냉난방이 되지만 습도가 조절되지 않은 장소 내에서 주변 온도와 습도에서 조절되었다. 적절한 단면(profile)을 보유하는 다이(die)를 이용하여 각 매트로부터 7개의 검사 견본을 절단하였다; 6개의 견본은 한 방향으로 절단하고, 1개의 견본은 수직 방향으로 절단하고, 각 견본은 분리하여 유지시켰다. 각 견본은 2 인치 너비이고 중간-부분에서 1 인치 너비로 좁아들며, 대략 12 인치 길이이었다. 각 매트로부터 3개의 견본은 24 시간 동안 “풍화” 챔버 내에 37-38℃와 90% 상대 습도에 배치하였다. 이들 풍화 견본은 챔버로부터 이동시키고, 검사 직전까지 밀봉가능 플라스틱 가방에 보관하며, 각 가방은 축축한 종이 타월(paper towel을 보유하였다.
파괴 유리 섬유 매트에 대한 검사 절차:
인장 시험 장치(tensile tester)는 분당 0.5 인치의 크로스헤드 속도(crosshead speed)로 설정되었다. 클램프 조(clamp jaw)는 2 인치 너비이고, 대략 1.5-인치 그립을 보유하였다. 각 매트로부터 3개의 건조 견본과 3개의 풍화 견본을 검사하였다. 이들 건조 견본은 강열 감량(loss on ignition)(LOI)에 의한 측정에서, 접착제 함량 측정에 이용되었다.
검사 결과는 표 7에 제시되는데, 이들 결과는 평균 % LOI, 평균 건조 인장 강도(lb force), 평균 풍화 인장 강도(lb force), 풍화 : 건조 인장 강도 비율이다.
실시예 8
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제/유리 섬유 조성물: 비경화된 블랭킷과 경화된 블랭킷의 제조
분말 덱스트로스 일수화물(300 lb)과 분말 무수성 구연산(50 lb)은 260-갤런 토테(tote) 내에서 혼합하였다. 이후, 연수(soft water)를 추가하여 235 갤런의 부피를 달성하였다. 상기 혼합물에 9.5 갤런의 19% 수성 암모니아를 추가하고, 생성된 혼합물은 교반하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 0.56 lb의 SILQUEST A-1101 실란을 추가하여 15.5% 용해된 덱스트로스 일수화물과 용해된 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량의 비율로서)을 포함하는 용액을 생산하였다; 상기 용액의 2-g 샘플은 400℉에서 30분 동안 열경화후, 9.3% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). 상기 용액은 접착제 펌프로의 이전에 앞서 수분 동안 교반하였는데, 여기서 상기 용액은 유리 섬유 절연체의 제조, 구체적으로, “습성 블랭킷(wet blanket)” 또는 비경화된 블랭킷 및 “앰버 블랭킷(amber blanket)” 또는 경화된 블랭킷으로 지칭되는 물질의 형성에 이용되었다.
비경화된 블랭킷과 경화된 블랭킷은 통상적인 섬유 유리 제조 절차를 이용하여 제조하였다; 이들 절차는 하기 및 U.S. Patent No. 5,318,990에서 전반적으로 기술된다. 전형적으로, 접착제는 유리 섬유가 생산되고 매트로 형성되는 동안 이들 유리 섬유에 적용하고, 수분은 접착제로부터 휘발시키고, 높은-고형 접착제-코팅된 섬유상 유리 매트는 가열하여 접착제를 경화시키고, 예로써 열이나 소리 절연 제품, 차후에 생산되는 복합물(composite)에 대한 보강재(reinforcement) 등으로 이용될 수 있는 최종 섬유상 유리 배트를 생산한다.
섬유상 유리의 다공성 매트는 용융된 유리를 섬유화시키고, 이동 컨베이어(moving conveyor) 상에 섬유상 유리 매트를 즉시 형성함으로써 생산하였다. 유리는 탱크 내에서 용융시키고, 스피너(spinner) 또는 부싱(bushing)과 같은 섬유 형성 장치(fiber forming device)로 공급하였다. 유리 섬유는 상기 장치로부터 가늘어지고, 이후 성형 챔버(forming chamber) 내에서 일반적으로 아래쪽으로 방출되었다. 이들 유리 섬유는 전형적으로, 대략 2 내지 대략 9 마이크론(micron)의 직경 및 대략 0.25 인치 내지 대략 3 인치의 길이를 보유한다. 전형적으로, 이들 유리 섬유는 대략 3 내지 대략 6 마이크론(micron)의 직경 및 대략 0.5 인치 내지 대략 1.5 인치의 길이를 보유한다. 이들 유리 섬유는 천공된 무한 성형 컨베이어 상에 놓여진다. 섬유상 유리의 형성된 매트 전체에 접착제의 분배를 달성하기 위하여 적절한 스프레이 애플리케이터(spray applicator)로, 유리 섬유가 형성되는 동안 이들 유리 섬유에 접착제를 적용하였다. 비경화된 접착제가 부착된 유리 섬유는 합치고, 성형 챔버 내에서 성형 컨베이어 아래로부터 매트를 통하여 뽑아낸 진공의 조력으로, 무한 컨베이어 상에서 매트로 형성하였다. 유리 섬유 내에 내포된 잔류 열(residual heat) 및 매트를 통과하는 기류(air flow)는 매트가 성형 챔버를 빠져나가기 전에 상기 매트로부터 수분의 대부분을 증발시켰다(수분은 비경화된 접착제가 접착제로서 기능하는 정도까지 제거하였다; 임의의 특정한 적용을 위하여 제거되는 수분의 양은 통상적인 실험으로, 당업자에 의해 결정될 수 있다).
높은-고형 접착제-코팅된 섬유상 유리 매트는 성형 챔버로부터 벗어남에 따라, 유리 섬유의 복원력(resiliency)으로 인하여 수직으로 팽창하였다. 이후, 팽창된 매트는 경화 오븐(curing oven)을 통하여 운반되는데, 여기서 가열된 공기가 매트를 통과하여 접착제를 경화시킨다. 매트 위아래로 이행(flight)은 매트를 약간 압축시켜 최종 산물에 미리 결정된 두께와 표면 마감처리(surface finish)를 제공하였다. 전형적으로, 경화 오븐은 대략 350℉ 내지 대략 600℉ 범위의 온도에서 작동되었다. 일반적으로, 매트는 대략 0.5분 내지 대략 3 분의 기간 동안 오븐 내에 머물렀다. 통상적인 열이나 소리 절연 제품의 제조에서, 머무름 시간은 대략 0.75분 내지 대략 1.5 분이다. 경화되고, 경직된 접착제 매트릭스를 보유하는 섬유상 유리는 배트의 형태로 오븐으로부터 빠져 나오는데, 이는 포장(packaging)과 선적(shipping)을 위하여 압축되고, 이후 압박되지 않으면 원래의 정점 크기(vertical dimension)를 실질적으로 회복한다. 실례로써, 성형 챔버를 빠져 나올 때 대략 1.25 인치인 섬유상 유리 매트는 이전 구역(transfer zone) 내에서 대략 9 인치의 정점 두께(vertical thickness)로 팽창하고, 경화 오븐 내에서 대략 6 인치의 정점 두께로 약간 압축된다.
앞서 기술된 바와 같이 제조된 경화된 블랭킷 산물의 명목적 명세는 제곱 피트 중량(square foot weight)당 대략 0.09 파운드(pound), 입방 피트 밀도(cubic foot density)당 대략 0.7 파운드, 대략 1.5 인치 두께, 대략 5.6 마이크론(22 hundred thousandths of an inch)의 섬유 직경, 경화후 대략 11% 접착제 함량, 탈진(dedusting)용 대략 0.7% 광유(dedusting oil) 함량이었다. 경화 오븐 온도는 대략 460℉로 설정되었다. 비경화된 블랭킷은 겉보기색(apparent color)에서 백색 내지 회백색으로 성형 챔버를 빠져 나오는 반면, 경화된 블랭킷은 겉보기색에서 짙은 갈색으로 성형 챔버를 빠져 나오고 접착제에 의해 충분하게 부착되었다. 소수의 경화된 블랭킷 롤을 수거한 이후, 매트는 오븐에 앞서 깨뜨리고, 비경화된 블랭킷 역시 실험을 위하여 수거하였다.
실시예 9
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제/유리 섬유 조성물: 공기 도관 보드의 제조
분말 덱스트로스 일수화물(1800 lb)과 분말 무수성 구연산(300 lb)은 743.2 갤런의 연수를 포함하는 2000-갤런 혼합 탱크 내에서 혼합하였다. 상기 혼합물에 52.9 갤런의 19% 수성 암모니아를 교반 하에 추가하고, 교반은 대략 30분 동안 지속하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 9 lb의 SILQUEST A-1101 실란을 추가하여 대략 25.5% 용해된 덱스트로스 일수화물과 용해된 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량의 비율로서)를 포함하는 pH ~ 8 용액(pH 페이퍼 이용)을 생산하였다; 상기 용액의 2-g 샘플은 400℉에서 30분 동안 열경화후, 15% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). 상기 용액은 접착제 유지 탱크로의 이전에 앞서 수분 동안 교반하였는데, 이로부터 상기 용액은 유리 섬유 절연체의 제조, 구체적으로, “공기 도관 보드(air duct board)”로 지칭되는 산물의 형성에 이용되었다.
공기 도관 보드는 통상적인 섬유 유리 제조 절차를 이용하여 제조하였다; 이들 절차는 실시예 8에서 전반적으로 기술된다. 이러한 공기 도관 보드 산물의 명목적 명세는 제곱 피트 밀도(square foot density)당 대략 0.4 파운드, 입방 피트 밀도(cubic foot density)당 대략 4.5 파운드, 1 인치 두께, 대략 8.1 마이크론(32 hundred thousandths of an inch)의 섬유 직경, 대략 14.3% 접착제 함량, 탈진(dedusting)용 대략 0.7% 광유(dedusting oil) 함량이었다. 경화 오븐 온도는 대략 550℉로 설정되었다. 산물은 겉보기색에서 짙은 갈색으로 오븐을 빠져 나오고 접착제에 의해 충분하게 부착되었다.
실시예 10
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제/유리 섬유 조성물: R30 주거용 블랭킷의 제조
분말 덱스트로스 일수화물(1200 lb)과 분말 무수성 구연산(200 lb)은 1104 갤런의 연수를 포함하는 2000-갤런 혼합 탱크 내에서 혼합하였다. 상기 혼합물에 42.3 갤런의 19% 수성 암모니아를 교반 하에 추가하고, 교반은 대략 30분 동안 지속하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 6 lb의 SILQUEST A-1101 실란을 추가하여 대략 13.4% 용해된 덱스트로스 일수화물과 용해된 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량의 비율로서)를 포함하는 pH ~ 8 용액(pH 페이퍼 이용)을 생산하였다; 상기 용액의 2-g 샘플은 400℉에서 30분 동안 열경화후, 8% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). 상기 용액은 접착제 유지 탱크로의 이전에 앞서 수분 동안 교반하였는데, 이로부터 상기 용액은 유리 섬유 절연체의 제조, 구체적으로, “R30 주거용 블랭킷”으로 지칭되는 산물의 형성에 이용되었다.
R30 주거용 블랭킷은 통상적인 섬유 유리 제조 절차를 이용하여 제조하였다; 이들 절차는 실시예 8에서 전반적으로 기술된다. 이러한 R30 주거용 블랭킷 산물의 명목적 명세는 제곱 피트 중량당 대략 0.4 파운드, 라인의 단부에서 10 인치 두께의 표적 복원(target recovery), 4.6 마이크론(18 hundred thousandths of an inch)의 섬유 직경, 3.8% 접착제 함량, 탈진(dedusting)용 대략 0.7% 광유(dedusting oil) 함량이었다. 경화 오븐 온도는 대략 570℉로 설정되었다. 산물은 겉보기색에서 갈색으로 오븐을 빠져 나오고 접착제에 의해 충분하게 부착되었다.
실시예 11
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제/유리 섬유 조성물: R19 주거용 블랭킷의 제조
배치 A-1:
분말 덱스트로스 일수화물(1200 lb)과 분말 무수성 구연산(200 lb)은 1104 갤런의 연수를 포함하는 2000-갤런 혼합 탱크 내에서 혼합하였다. 상기 혼합물에 35.3 갤런의 19% 암모니아를 교반 하에 추가하고, 교반은 대략 30분 동안 지속하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 6 lb의 SILQUEST A-1101 실란을 추가하여 대략 13.3% 용해된 덱스트로스 일수화물과 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량의 비율로서)를 포함하는 pH ~ 8 용액(pH 페이퍼 이용)을 생산하였다; 상기 용액의 2-g 샘플은 400℉에서 30분 동안 열경화후, 8% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). 상기 용액은 접착제 유지 탱크로의 이전에 앞서 수분 동안 교반하였는데, 이로부터 상기 용액은 유리 섬유 절연체의 제조, 구체적으로, “R19 주거용 블랭킷”으로 지칭되는 산물의 형성에 이용되었다.
R19 주거용 블랭킷, 배치 A-1은 통상적인 섬유 유리 제조 절차를 이용하여 제조하였다; 이들 절차는 실시예 8에서 전반적으로 기술된다. 이러한 R19 주거용 블랭킷 산물의 명목적 명세는 제곱 피트 중량당 대략 0.2 파운드, 입방 피크 밀도당 0.2 파운드, 라인의 단부에서 6.5 인치 두께의 표적 복원(target recovery), 4.6 마이크론(18 hundred thousandths of an inch)의 섬유 직경, 3.8% 접착제 함량, 탈진(dedusting)용 0.7% 광유 함량이었다. 경화 오븐 온도는 대략 570℉로 설정되었다. 산물은 겉보기색에서 갈색으로 오븐을 빠져 나오고 접착제에 의해 충분하게 부착되었다.
배치 A-2:
분말 덱스트로스 일수화물(1200 lb)과 분말 무수성 구연산(200 lb)은 558 갤런의 연수를 포함하는 2000-갤런 혼합 탱크 내에서 혼합하였다. 상기 혼합물에 35.3 갤런의 19% 암모니아를 교반 하에 추가하고, 교반은 대략 30분 동안 지속하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 5 lb의 SILQUEST A-1101 실란을 추가하여 대략 20.5% 용해된 덱스트로스 일수화물과 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량의 비율로서)를 포함하는 pH ~ 8 용액(pH 페이퍼 이용)을 생산하였다; 상기 용액의 2-g 샘플은 400℉에서 30분 동안 열경화후, 12% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). 상기 용액은 접착제 유지 탱크로의 이전에 앞서 수분 동안 교반하였는데, 이로부터 상기 용액은 유리 섬유 절연체의 제조, 구체적으로, “R19 주거용 블랭킷”으로 지칭되는 산물의 형성에 이용되었다.
R19 주거용 블랭킷, 배치 A-2는 통상적인 섬유 유리 제조 절차를 이용하여 제조하였다; 이들 절차는 실시예 8에서 전반적으로 기술된다. 이러한 R19 주거용 블랭킷 산물의 명목적 명세는 제곱 피트 중량당 대략 0.2 파운드, 입방 피크 밀도당 대략 0.2 파운드, 라인의 단부에서 6.5 인치 두께의 표적 복원(target recovery), 4.6 마이크론(18 hundred thousandths of an inch)의 섬유 직경, 3.8% 접착제 함량, 탈진(dedusting)용 0.7% 광유 함량이었다. 경화 오븐 온도는 대략 570℉로 설정되었다. 산물은 겉보기색에서 갈색으로 오븐을 빠져 나오고 접착제에 의해 충분하게 부착되었다.
배치 B:
분말 덱스트로스 일수화물(300 lb)과 분말 무수성 구연산(50 lb)은 167 갤런의 증류수를 미리 포함하는 260 갤런 International Bulk Container(IBC) 내에서 혼합하였다. 상기 혼합물에 10.6 갤런의 19% 암모니아를 교반 하에 추가하고, 교반은 대략 30분 동안 지속하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 1.5 lb의 SILQUEST A-1101 실란을 추가하여 대략 20.1% 용해된 덱스트로스 일수화물과 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량의 비율로서)를 포함하는 pH ~ 8 용액(pH 페이퍼 이용)을 생산하였다; 상기 용액의 2-g 샘플은 400℉에서 30분 동안 열경화후, 12% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). 이러한 수성 접착제를 포함하는 IBC는 접착제가 형성 후드(forming hood) 내에서 접착제 스프레이 링(spray 고리)으로 펌프되고, 그 안에서 증류수로 희석되며, 이후, 유리 섬유 절연체의 제조, 구체적으로, “R19 주거용 블랭킷”으로 지칭되는 산물의 형성에 이용되는 위치로 이전되었다.
R19 주거용 블랭킷, 배치 B는 통상적인 섬유 유리 제조 절차를 이용하여 제조하였다; 이들 절차는 실시예 8에서 전반적으로 기술된다. 이러한 R19 주거용 블랭킷 산물의 명목적 명세는 제곱 피트 중량당 대략 0.2 파운드, 입방 피크 밀도당 대략 0.4 파운드, 라인의 단부에서 6.5 인치 두께의 표적 복원(target recovery), 4.6 마이크론(18 hundred thousandths of an inch)의 섬유 직경, 3.8% 접착제 함량, 탈진(dedusting)용 0.7% 광유 함량이었다. 경화 오븐 온도는 대략 570℉로 설정되었다. 산물은 겉보기색에서 갈색으로 오븐을 빠져 나오고 접착제에 의해 충분하게 부착되었다.
배치 C:
분말 덱스트로스 일수화물(300 lb)과 분말 무수성 구연산(50 lb)은 167 갤런의 증류수를 미리 포함하는 260 갤런 International Bulk Container(IBC) 내에서 혼합하였다. 상기 혼합물에 10.6 갤런의 19% 암모니아를 교반 하에 추가하고, 교반은 대략 30분 동안 지속하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 1.5 lb의 SILQUEST A-1101 실란과 1.80 갤런의 메틸수소 에멀젼 BS 1040(Wacker Chemical Corporation)을 순차적으로 추가하여 대략 20.2% 용해된 덱스트로스 일수화물과 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량의 비율로서)를 포함하는 pH ~ 8 용액(pH 페이퍼 이용)을 생산하였다; 상기 용액의 2-g 샘플은 400℉에서 30분 동안 열경화후, 12% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). 이러한 수성 접착제를 포함하는 IBC는 접착제가 형성 후드(forming hood) 내에서 접착제 스프레이 링(spray 고리)으로 펌프되고, 그 안에서 증류수로 희석되며, 이후, 유리 섬유 절연체의 제조, 구체적으로, “R19 주거용 블랭킷”으로 지칭되는 산물의 형성에 이용되는 위치로 이전되었다.
R19 주거용 블랭킷, 배치 C는 통상적인 섬유 유리 제조 절차를 이용하여 제조하였다; 이들 절차는 실시예 8에서 전반적으로 기술된다. 이러한 R19 주거용 블랭킷 산물의 명목적 명세는 제곱 피트 중량당 대략 0.2 파운드, 입방 피크 중량당 대략 0.4 파운드, 라인의 단부에서 6.5 인치 두께의 표적 복원(target recovery), 4.6 마이크론(18 hundred thousandths of an inch)의 섬유 직경, 3.8% 접착제 함량, 탈진(dedusting)용 0.7% 광유 함량이었다. 경화 오븐 온도는 대략 570℉로 설정되었다. 산물은 겉보기색에서 갈색으로 오븐을 빠져 나오고 접착제에 의해 충분하게 부착되었다.
배치 D:
분말 덱스트로스 일수화물(300 lb)과 분말 무수성 구연산(50 lb)은 167 갤런의 증류수를 미리 포함하는 260 갤런 International Bulk Container(IBC) 내에서 혼합하였다. 상기 혼합물에 10.6 갤런의 19% 암모니아를 교반 하에 추가하고, 교반은 대략 30분 동안 지속하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 1.5 lb의 SILQUEST A-1101 실란과 22 lb의 점토 생산품 Bentalite L10(Southern Clay Products)을 순차적으로 추가하여 대략 21.0% 용해된 덱스트로스 일수화물과 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량의 비율로서)를 포함하는 pH ~ 8 용액(pH 페이퍼 이용)을 생산하였다; 상기 용액의 2-g 샘플은 400℉에서 30분 동안 열경화후, 12.6% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). 이러한 수성 Maillard 접착제를 포함하는 IBC는 접착제가 형성 후드(forming hood) 내에서 접착제 스프레이 링(spray 고리)으로 펌프되고, 그 안에서 증류수로 희석되며, 이후, 유리 섬유 절연체의 제조, 구체적으로, “R19 주거용 블랭킷”으로 지칭되는 산물의 형성에 이용되는 위치로 이전되었다.
R19 주거용 블랭킷, 배치 D는 통상적인 섬유 유리 제조 절차를 이용하여 제조하였다; 이들 절차는 실시예 8에서 전반적으로 기술된다. 이러한 R19 주거용 블랭킷 산물의 명목적 명세는 제곱 피트 중량당 대략 0.2 파운드, 입방 피크 밀도당 대략 0.4 파운드, 라인의 단부에서 6.5 인치 두께의 표적 복원(target recovery), 4.6 마이크론(18 hundred thousandths of an inch)의 섬유 직경, 3.8% 접착제 함량, 탈진(dedusting)용 0.7% 광유 함량이었다. 경화 오븐 온도는 대략 570℉로 설정되었다. 산물은 겉보기색에서 갈색으로 오븐을 빠져 나오고 접착제에 의해 충분하게 부착되었다.
실시예 12
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제/유리 섬유 조성물: 비경화된 파이프 절연체의 제조
분말 덱스트로스 일수화물(1200 lb)과 분말 무수성 구연산(200 lb)은 215 갤런의 연수를 포함하는 2000-갤런 혼합 탱크 내에서 혼합하였다. 상기 혼합물에 42.3 갤런의 19% 수성 암모니아를 교반 하에 추가하고, 교반은 대략 30분 동안 지속하여 고체의 완전한 용해를 달성하였다. 생성된 용액에 6 lb의 SILQUEST A-1101 실란을 추가하여 대략 41.7% 용해된 덱스트로스 일수화물과 용해된 암모늄 구연산염 고체(용액의 전체 중량의 비율로서)를 포함하는 pH ~ 8 용액(pH 페이퍼 이용)을 생산하였다; 상기 용액의 2-g 샘플은 400℉에서 30분 동안 열경화후, 25% 고체를 산출하였다(이러한 중량 손실은 열경화성 접착제 형성 동안 탈수에 기인하였다). 상기 용액은 접착제 유지 탱크로의 이전에 앞서 수분 동안 교반하였는데, 이로부터 상기 용액은 유리 섬유 절연체의 제조, 구체적으로, “비경화된 파이프 절연체”로 지칭되는 산물의 형성에 이용되었다.
비경화된 파이프 절연체는 통상적인 섬유 유리 제조 절차를 이용하여 제조하였다; 이들 절차는 실시예 8에서 전반적으로 기술된다. 이러한 비경화된 파이프 절연 제품의 명목적 명세는 제곱 피트 중량당 대략 0.07 파운드, 입방 피트 밀도당 대략 0.85 파운드, 1 인치의 추정 두께, 7.6 마이크론(30 hundred thousandths of an inch)의 섬유 직경, 경화되면 7% 접착제 함량이었다. 비경화된 파이프 절연체는 파이프 절연체-형성 구역으로 이전되었는데, 여기서 상기 절연체는 파이프 절연체로서 이용되는 원통모양 쉘(cylindrical shell)(6-인치 벽, 3-인치 직경 구멍, 입방 피트 밀도당 4-파운드)로 주조되었다. 이들 쉘은 대략 450℉로 설정된 경화 오븐으로 경화하여 접착제에 의해 충분하게 부착된 짙은 갈색의 파이프 절연 제품을 생산하였다. 더욱 높은 온도에서 경화된 쉘은 펑킹(punking)으로 인하여, 추가적인 검사가 불가능하였다.
실시예 13
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제/셀룰로오스성 섬유 조성물: 목질 섬유보드의 제조
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제로 부착된 목질 섬유보드/시트를 생산하기 위하여 여러 방법이 이용되었다. 강하고 균일한 샘플을 생산하는 대표적인 방법은 아래와 같다: 분류된 소나무 절삭밥(shaving)과 톱밥(sawdust) 형태의 목재는 지역 농장으로부터 구입하였다. 목질 섬유 보드 샘플은 “받은 그 상태(as received)” 목재로 만들고, 물질은 절삭밥과 톱밥 성분으로 분리하였다. 목재는 먼저, 대략 200℉에서 오븐 내에서 하룻밤동안 건조시켰는데, 이런 건조는 목재 절삭밥의 경우에 14-15%와 톱밥의 경우에 대략 11%의 수분 제거를 결과하였다. 이후, 건조된 목재는 8 인치 높이 x 12 인치 너비 x 10.5 인치 깊이 플라스틱 용기(근사치) 내에 배치하였다. 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제(고형 접착제에서 36%)는 실시예 5에 기술된 바와 같이 제조하고, 이후 160 g 접착제를 유압 노즐(hydraulic nozzle)을 통하여 플라스틱 용기에 담긴 목재의 400-g 샘플에 뿌리고, 이와 동시에 상기 용기는 수직으로부터 30-40로 기울이고 천천히 회전시켰다(대략 5 - 15 rpm). 이러한 처리 동안, 목재는 균일하게 코팅될 때까지 부드럽게 굴렀다.
수지로 처리된 목재의 샘플은 접이식 프레임(collapsible frame) 내에 배치하고, 아래의 조건 하에 가열된 가압판 사이에서 압축하였다: 수지로 처리된 목재 절삭밥, 300 psi; 수지로 처리된 톱밥, 600 psi. 수지로 처리된 각 샘플에서, 경화 조건은 25 내지 30분 동안 350℉이었다. 생성된 샘플보드는 손질에 앞서 대략 10 인치 길이 x 10 인치 너비와 대략 0.4 인치 두께를 보유하고, 내부적으로 접착제에 의해 충분히 부착되고, 표면이 부드럽고, 띠톱(the band saw)으로 손질하면 깔끔하게 정돈되었다. 손질된 샘플 밀도 및 생산된 각 손질된 샘플 보드의 크기는 아래와 같았다: 목재 절삭밥으로부터 샘플 보드, 밀도 ~ 54 pcf, 크기 ~ 8.3 인치 길이 x 9 인치 너비 x 0.36 인치 두께; 톱밥으로부터 샘플 보드, 밀도 ~ 44 pcf, 크기 ~ 8.7 인치 길이 x 8.8 인치 너비 x 0.41 인치 두께. 각 샘플 보드의 추정 접착제 함량은 ~12.6 %이었다.
실시예 14
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제/유리 섬유 조성물의 검사/평가
실시예 8-12로부터 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제/유리 섬유 조성물, 다시 말하면, 경화된 블랭킷, 공기 도관 보드, R30 주거용 블랭킷, R19 주거용 블랭킷, 비경화된 파이프 절연체는 상응하는 페놀-포름알데히드(PF) 접착제/유리 섬유 조성물과 아래 중에서 한 가지이상을 비교 검사하였다: 산물 배출, 밀도, 강열 감량(loss on ignition), 두께 복원(thickness recovery), 분진(dust), 인장 강도(tensile strength), 분할 강도(parting strength), 분할 강도의 내구성(durability), 결합 강도(bond strength), 물 흡수(water absorption), 열면 성능(hot surface performance), 강철에서 부식성(corrosivity), 굽힘 강성(flexural rigidity), 강성(stiffness-rigidity), 압축 저항성(compressive resistance), 조절된 압축 저항성(conditioned compressive resistance), 압축 모듈(compressive module), 조절된 압축 모듈(conditioned compressive module), 강열에서 연기 발생(smoke development on ignition). 이들 검사의 결과는 표 8-13에 제시된다. 또한, 실시예 8로부터 경화된 블랭킷의 열분해 동안 생산된 가스성 화합물 및 실시예 12로부터 비경화된 파이프 절연체의 열경화 동안 생산된 가스성 화합물 역시 측정하였다; 이들 검사 결과는 표 14-15에 제시된다. 경화된 파이프 절연체에 대한 열면 성능은 도 5와 6에 도시된다. 실시된 특이적인 검사 및 이들 검사를 실시하기 위한 조건은 아래와 같다:
산물 배출 검사
실시예 8로부터 경화된 블랭킷과 실시예 9로부터 공기 도관 보드에 대한 산물 배출은 AQS Greenguard 검사 절차에 따라 측정하였다. 절연 제품은 ASTM D5116(“Standard Guide for Small-Scale Environmental Chamber Determinations of Organic Emissions from Indoor Materials/Products”), 미 환경보호청(United States Environmental Protection Agency, USEPA), 1994년 1월의 워싱턴 주 IAQ Specification에 따라 전체 휘발성 유기 화합물(TVOC), 포름알데히드, 전체 선별된 알데히드의 방출을 모니터하였다. 방출 데이터(emission data)는 1주 노출 기간 동안 수집하고, 앞서 언급된 각 재료에 대한 결과의 공기 농도를 측정하였다. 공기 농도 예측은 표준 공간 적재(loading)와 ASHRAE 표준 62-1999 환기 조건을 요구하는 워싱턴 주 규정에 기초하여 컴퓨터 모니터하였다. 산물 적재(Product loading)는 32 ㎥ 공간 내에서 28.1 ㎡의 표준 벽 사용량(wall usage)에 기초한다.
방출 검사 - 선별된 알데히드
이들 절연 제품은 화학적 방출이 분석적으로 측정되는 0.0855 ㎥ 용적의 소형 환경 챔버 내에서 검사하였다. 포름알데히드를 비롯한 선별된 알데히드의 방출은 ASTM D5197(“Standard Test Method for Determination of Formaldehyde and Other Carbonyl Compounds in Air (Active Sampler Methodology))에 따라, 고성능 액체 크로마토그래피(high performance liquid chromatography, HPLC)를 이용하여 측정하였다. 2,4-디니트로페닐하이드리진(DNPH)을 포함하는 고형 흡수성 카트리지를 이용하여 챔버 공기 내에서 포름알데히드와 다른 저분자량 카르보닐 화합물을 회수하였다. 카트리지 내에서 DNPH 반응물은 회수된 카르보닐 화합물과 반응하여 카트리지에 의해 존속되는 안정적인 하이드라존(hydrazone) 유도체를 형성하였다. 이러한 하이드라존 유도체는 HPLC-등급 아세토니트릴(acetonitrile)을 포함하는 카트리지로부터 용리하였다. 상기 샘플의 분량은 UV 탐지(detection)와 함께, 역상 고성능 액체 크로마토그래피(reverse-phase high-performance liquid chromatography)를 이용하여 저분자량 하이드라존 유도체를 분석하였다. 이들 유도체의 흡광도(absorbance)는 360 nm에서 측정하였다. 생성 피크의 질량 반응(mass response)은 하이드라존 유도체의 표준 용액으로부터 작성된 다지점 교정 곡선(multi-point calibration curve)으로부터 결정하였다. 치수는 45 ℓ의 표준 공기 용적 컬렉션(air volume collection)에 기초한 0.2 ㎍의 정량가능 수준으로 보고된다.
방출 검사 - 휘발성 유기 화합물(VOC)
VOC 측정은 가스 크로마토그래피(gas chromatography)와 질량 분광계 탐지(mass spectrometric detection)의 조합(GC/MS)을 이용하여 실시하였다. 챔버 공기는 고체 흡수제 내로 회수하였는데, 상기 흡수제에서 흡수된 재료는 열에 의해 GC/MS 내로 이동되었다. 흡수제 회수 기술, 분리, 탐지 분석 방법은 USEPA 및 다른 연구원에 의해 보고된 기술로부터 변형하였다. 이러한 기술은 USEPA Method 1P-1B를 따르고, 35℃ 내지 250℃ 범위의 끓는점(boiling point)을 갖는 C5 - C16 유기 화합물에 통상적으로 적용된다. 치수는 18 ℓ의 표준 공기 용적 컬렉션(air volume collection)에 기초한 0.4 ㎍의 정량가능 수준으로 보고된다. 개별 VOC는 분리되고 GC/MS에 의해 탐지된다. 전체 VOC 치수는 질량 분광계(mass spectrometer)에 의해 획득된 모든 개별 VOC 반응을 더하고, 톨루엔과 비교하여 전체 중량(total mass)을 교정함으로써 획득하였다.
방출 검사 - 공기 농도 결정
포름알데히드, 전체 알데히드, TVOC의 방출 속도는 이들 재료의 잠재적 공기 농도를 결정하기 위한 컴퓨터 노출 모형(computer exposure model)에 이용되었다. 이러한 컴퓨터 모형은 공기 농도에서 변화를 결정하기 위하여 1주 기간 동안 측정된 방출 속도 변화를 이용하였다. 이들 모형 치수는 아래의 가정으로 획득되었다: 건물 내에서 열린 사무실 구역의 공기는 점유된 공간의 휴식 레벨 존(breathing level zone)에서 충분히 혼합된다; 환경 조건은 50% 상대 습도와 73℉(23℃)로 유지된다; 이들 재료의 부가적인 공급원은 존재하지 않는다; 이들 재료에 대하여 공간 내에 싱크(sink) 또는 잠재적 재-방출 공급원은 존재하지 않는다. 이러한 목적하는 산물과 화학재료를 수용하기 위하여, USEPA의 Indoor Air Exposure Model, Version 2.0을 특이적으로 변경하였다. 환기와 점유 파라미터는 ASHRAE 표준 62-1999에 따라 제공되었다.
밀도
실시예 8로부터 경화된 블랭킷의 밀도는 내부 검사 방법 PTL-1, “Test Method for Density and Thickness of Blanket 또는 Batt Thermal Insulation”에 따라 측정하였는데, 상기 검사 방법은 ASTM C 167과 실질적으로 동일하다. 실시예 9로부터 공기 도관 보드의 밀도는 내부 검사 방법 PTL-3, “Test Procedure for Density Preformed Block-Type Thermal Insulation”에 따라 측정하였는데, 상기 검사 방법은 ASTM C 303과 실질적으로 동일하다.
강열 감량(LOI)
실시예 8로부터 경화된 블랭킷과 실시예 9로부터 공기 도관 보드의 강열 감량은 내부 검사 방법 K-157, “Ignition Loss of Cured Blanket(LOI)”에 따라 측정하였다. 이러한 검사는 완전한 산화(oxidation)를 담보하기 위하여 1000℉ +/- 50℉에서 15 내지 20분 동안 화로(furnace) 내에 배치된 와이어 트레이(wire tray)에서 샘플에서 실시하고, 이러한 처리이후 생성된 샘플은 칭량하였다.
분할 강도
실시예 8로부터 경화된 블랭킷, 실시예 10으로부터 R30 주거용 블랭킷, 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷의 분할 강도는 내부 검사 방법 KRD-161에 따라 측정하였는데, 상기 검사 방법은 ASTM C 686, “Parting Strength of Mineral Fiber Batt and Blanket-Type Insulation”과 실질적으로 동일하였다.
분할 강도의 내구성
실시예 10으로부터 R30 주거용 블랭킷과 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷에 대한 분할 강도의 내구성은 90℉와 95% 상대 습도에서 1주간 조절(conditioning)이후, ASTM C 686, “Parting Strength of Mineral Fiber Batt and Blanket-Type Insulation”에 따라 측정하였다.
인장 강도
실시예 8로부터 경화된 블랭킷과 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷의 인장 강도는 내부 검사 방법 KRD-161, “Tensile Strength Test Procedure.”에 따라 측정하였다. 이러한 검사는 세로 방향(machine direction)과 가로 방향(cross-cut machine direction)으로 샘플 다이 컷(die cut)에서 실시하였다. 샘플은 75℉와 50% 상대 습도에서 24 시간 동안 조절되었다. 각 세로 방향으로 10개의 샘플은 75℉, 50% 상대 습도의 검사 환경에서 검사하였다. 이러한 도그본(dogbone) 견본은 ASTM D638, “Standard Test Method for Tensile Properties of Plastics”에 명기된 바와 같았다. 2 인치/분의 크로스-헤드 속도(cross-head speed)가 모든 검사에 이용되었다.
결합 강도
실시예 8로부터 경화된 블랭킷, 실시예 10으로부터 R30 주거용 블랭킷, 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷의 층간(inter-laminar) 결합 강도는 내부 검사 방법 KRD-159, “Bond Strength of Fiberglass Board and Blanket Products”를 이용하여 측정하였다. 6 인치 x 6 인치의 단면적(cross sectional area)을 보유하는 주조된 견본은 6 인치 x 7 인치 견본 적재 플레이트(mounting plate)에 접착시키고, 견본의 표면에 직립으로 힘을 가하는 고정구(fixture) 내에 배치하였다. 12 인치/분의 크로스헤드 속도가 모든 검사에 이용되었다.
두께 복원
아웃-오브-패키지(out-of-package)와 롤오버 두께 검사는 내부 검사 방법 K-123, “Recovered Thickness - End of Line Dead Pin Method - Roll Products”과 K-109, “Test Procedure for Recovered Thickness of Roll Products - Rollover Method”를 이용하여, 실시예 8로부터 경화된 블랭킷에서 실시하였다. 복원된 두께는 포장후 15분 시점, 또는 핀(pin)이 샘플의 아래에 위치하는 편평하고 딱딱한 표면에 접촉할 때까지 후기 시점에, 롤 산물(roll product)로부터 경화된 블랭킷의 샘플을 통하여 핀 게이지(pin gauge)를 강제하고, 이후, 철자(steel rule)로 복원된 두께를 측정함으로써 측정하였다. 두께 검사는 내부 검사 방법 K-120, “Test Procedure for Determining End-of-Line Dead-Pin Thickness - Batts”과 K-128, “Test Procedure for Recovered Thickness of Batt Products - Drop Method”를 이용하여, 실시예 10으로부터 R30 주거용 블랭킷과 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷에서 실시하였는데, 이들 검사 방법은 ASTM C 167, “Standard Test Methods for Thickness and Density of Blanket or Batt Thermal Insulations”와 유사하였다.
분진 검사
분진 검사는 내부 검사 절차 K-102, “Packaged Fiber Glass Dust Test, Batt Method”를 이용하여, 실시예 8로부터 경화된 블랭킷, 실시예 10으로부터 R30 주거용 블랭킷, 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷에서 실시하였다. 분진 회수 상자로 낙하된 경화된 블랭킷, R30 주거용 블랭킷, R19 주거용 블랭킷의 무작위로 선별된 샘플(batt)로부터 유리된 분진은 필터에서 회수하고, 분진의 양은 차별 칭량(difference weighing)으로 결정하였다.
물 흡수
물 흡수(중량%) 검사는 ASTM C 1104, “Test Method for Determining the Water Vapor Absorption of Unfaced Mineral Fiber Insulation”을 이용하여, 실시예 8로부터 경화된 블랭킷과 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷에서 실시하였다.
굽힘 강성(EI)
단단한 공기 도관 보드를 굽히는데 필요한 짝힘(force couple)인, 실시예 9로부터 공기 도관 보드의 굽힘 강성, 다시 말하면, E, 탄성계수(modulus of elasticity)와 I, 관성의 굽힘 모멘트(bending moment of inertia)의 산물은 NAIMA AHS 100-74, “Test Method for Flexural Rigidity of Rectangular Rigid Duct Materials”에 따라 측정하였다.
강성
강성 검사는 내부 검사 절차 K-117, “Test Procedure for Rigidity of Building Insulation”을 이용하여, 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷에서 실시하였다. 대략 47.5 인치 길이(± 0.5 인치)의 R19 주거용 블랭킷 샘플은 강성 검사 장치의 중심 서포트 막대(center support bar)에 배치하였는데, 상기 장치는 중심 서포트 막대 바로 뒤에 각도기 눈금자(protractor scale)를 보유하였다. 샘플의 단부가 자유롭게 걸려있는 상태에서, 샘플의 각 단부에서 각도(degree)는 샘플의 하부 가장자리(bottom edge)를 따라 관측하면서 각도기 눈금자를 판독함으로써 기록하였다.
압축 저항성
실시예 9로부터 공기 도관 보드의 압축 저항성은 ASTM C 165, “Standard Test Method for Measuring Compressive Properties of Thermal Insulations”에 따라 측정하였다.
조절된 압축 저항성
90℉와 95% 상대 습도에서 1주후, 실시예 9로부터 공기 도관 보드의 조절된 압축 저항성은 ASTM C 165, “Standard Test Method for Measuring Compressive Properties of Thermal Insulations”에 따라 측정하였다.
압축 모듈
실시예 9로부터 공기 도관 보드의 압축 모듈은 ASTM C 165, “Standard Test Method for Measuring Compressive Properties of Thermal Insulations”에 따라 측정하였다.
조절된 압축 모듈
90℉와 95% 상대 습도에서 1주후, 실시예 9로부터 공기 도관 보드의 조절된 압축 모듈은 ASTM C 165, “Standard Test Method for Measuring Compressive Properties of Thermal Insulations”에 따라 측정하였다.”
열면 성능
열면 성능 검사는 ASTM C 411, “Test Method for Hot Surface Performance of High Temperature Thermal Insulation”을 이용하여, 실시예 8로부터 경화된 블랭킷, 실시예 10으로부터 R30 주거용 블랭킷, 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷에서 실시하였다. 열면 성능 검사는 ASTM C 411, “Test Method for Hot Surface Performance of High Temperature Thermal Insulation”을 이용하여, 650℉와 1000℉에서 실시예 12로부터 경화된 파이프 절연 제품의 3 x 6-인치 단편에서 실시하였다. 이러한 절연체 내에서 파이프 열면 온도(hot surface temperature) 이상으로 가시적인 내부 온도(internal temperature) 상승은 관찰되지 않았다.
강철에서 부식성
부식성 검사는 ASTM C 665와 실질적으로 동일한 내부 검사 절차 Knauf PTL-14를 이용하여, 실시예 10으로부터 R30 주거용 블랭킷과 실시예 11로부터 R19 주거용 블랭킷에서 강철 쿠폰(steel coupon)과 비교하여 실시하였다.
강열에서 연기 발생
비소화면적(specific extinction area, SEA)의 산정과 함께, 실시예 8로부터 경화된 블랭킷에 대한 강열에서 연기 발생은 ASTM E 1354, “Test Method for Heat and Visible Smoke Release Rates for Materials and Products Using an 산소 Consumption Calorimeter”를 이용하여, 콘 열량계(cone calorimetry)로 측정하였다.
열분해 동안 생성된 가스성 화합물
실시예 8로부터 경화된 블랭킷의 열분해 동안 생성되는 화합물은 아래와 같이 결정하였다: 대략 10 g 경화된 블랭킷은 검사 튜브에 배치하고, 상기 튜브는 이후, 2.5분 동안 1000℉로 가열하였는데, 이 시점에서 헤드스페이스(headspace)는 견본 추출(sampling)하고, 아래의 조건 하에 가스 크로마토그래피/질량 분광계(GC/MS)로 분석하였다: 오븐, 10분 동안 300℃까지 50℃/분 - 10℃/분; 입구, 280℃ 스플릿 없음(splitless); 칼럼, HP-5 30 ㎜ x 0.32 ㎜ x 0.25 ㎛; 칼럼 유속, 1.11 ㎖/분 헬륨; 탐지기, MSD 280℃; 주입 부피(injection volume), 1 ㎖; 탐지기 양식(detector mode), 스캔 34-700 amu; 역치(threshold), 50; 견본 추출 비율(sampling rate), 22 스캔/초(second). 이러한 샘플 내에서 크로마토그래피 피크(chromatographic peak)의 질량 스펙트럼(mass spectrum)의 컴퓨터 검색은 질량 스펙트럼의 Wiley 라이브러리를 대상으로 수행하였다. 최적 정합(best match)이 보고되었다. 0 내지 99 범위의 품질 지수(quality index)(라이브러리 스펙트럼(library spectrum)에 대한 정합의 근접성(closeness))가 산출되었다. 90 이상의 품질 지수(quality index)를 갖는 피크의 존재만 보고되었다.
열경화 동안 생성된 가스성 화합물
실시예 12로부터 비경화된 파이프 절연체의 열경화 동안 생성되는 가스성 화합물은 아래와 같이 결정하였다: 대략 0.6 g 비경화된 파이프 절연체는 검사 튜브에 배치하고, 상기 튜브는 이후, 2.5분 동안 540℉로 가열하였는데, 이 시점에서 헤드스페이스(headspace)는 견본 추출(sampling)하고, 아래의 조건 하에 가스 크로마토그래피/질량 분광계(GC/MS)로 분석하였다: 오븐, 10분 동안 300℃까지 50℃/분 - 10℃/분; 입구, 280℃ 스플릿 없음(splitless); 칼럼, HP-5 30 ㎜ x 0.32 ㎜ x 0.25 ㎛; 칼럼 유속, 1.11 ㎖/분 헬륨; 탐지기, MSD 280℃; 주입 부피(injection volume), 1 ㎖; 탐지기 양식(detector mode), 스캔 34-700 amu; 역치(threshold), 50; 견본 추출 비율(sampling rate), 22 스캔/초(second). 이러한 샘플 내에서 크로마토그래피 피크(chromatographic peak)의 질량 스펙트럼(mass spectrum)의 컴퓨터 검색은 질량 스펙트럼의 Wiley 라이브러리를 대상으로 수행하였다. 최적 정합(best match)이 보고되었다. 0 내지 99 범위의 품질 지수(quality index)(라이브러리 스펙트럼(library spectrum)에 대한 정합의 근접성(closeness))가 산출되었다. 90 이상의 품질 지수(quality index)를 갖는 피크의 존재만 보고되었다.
경화된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스 접착제 샘플a에 대한 검사/평가 결과
접착제 조성물

트리암모늄 구연산염 b :
덱스트로스.H2O c

질량 비율몰 비율d
COOH:OH 비율d
습강도 (400 ℉)
수색
(400 ℉)
습강도
(350 ℉)
수색
(350 ℉)
습강도
(300 ℉)
수색
(300 ℉)

1 : 24 (1:30)
0.02:1
용해됨		 약한
캐러멜
색깔
용해됨		 약한
캐러멜
색깔
용해됨		 약한
캐러멜
색깔

1 : 12 (1:15)
0.04:1
불투성
투명,
무색
용해됨
캐러멜
색깔
용해됨
캐러멜
색깔

1 : 8 (1:10)
0.06:1
불투성
투명,
무색
부분
용해됨
캐러멜
색깔
용해됨
캐러멜
색깔

1 : 6 (1:7)
0.08:1
불투성
투명,
무색
연화
밝은
황색
용해됨
캐러멜
색깔

1 : 5 (1:6)
0.10:1
불투성
투명,
무색
연화
밝은
황색
용해됨
캐러멜
색깔

1 : 4e (1:5)e
0.12:1e
불투성
투명,
무색
연화
밝은
황색
용해됨
캐러멜
색깔

1 : 3e (1:4)e
0.15:1e
불투성
투명,
무색
연화
밝은
오렌지색
용해됨
캐러멜
색깔
a 실시예 1로부터 b MW = 243 g/mol; 25% (무게 백분율) 용액 c MW = 198 g/mol; 25% (무게 백분율) 용액 d 근사치
e 분명한 암모니아 냄새와 연관됨
온도와 시간의 함수로서 경화된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 샘플a에 대한 원소 분석 결과
경화 온도 경화 시간 원소 분석 원소 분석 결과
C:H C:N
300℉ 1 시간 탄소
수소
질소		 48.75%
5.60%
4.10%
 8.70 11.89
300℉ 1 시간 탄소
수소
질소		 49.47%
5.55%
4.12%
 8.91 12.00
300℉ 1 시간 탄소
수소
질소		 50.35%
5.41%
4.18%
 9.31 12.04
평균: 8.97 11.98
350℉ 0.5 시간 탄소
수소
질소		 52.55%
5.20%
4.25%
 10.10 12.36
350℉ 0.5 시간 탄소
수소
질소		 54.19%
5.08%
4.40%
 10.67 12.31
350℉ 0.5 시간 탄소
수소
질소		 52.86%
5.17%
4.24%
 10.22 12.47
평균: 10.33 12.38
400℉ 0.33 시간 탄소
수소
질소		 54.35%
5.09%
4.45%
 10.68 12.21
400℉ 0.33 시간 탄소
수소
질소		 55.63%
5.06%
4.58%
 10.99 12.15
400℉ 0.33 시간 탄소
수소
질소		 56.10%
4.89%
4.65%

 11.47 12.06
평균: 11.05 12.14
a 실시예 4로부터
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제b vs. 표준 PF 접착제로 제조된 유리 비드 쉘 본 조성물a에서 측정된 인장 강도


접착제 설명		 풍화:건조
인장 강도 비율		 평균c 건조
인장 강도
(psi)		 평균c 풍화
인장 강도
(psi)
트리암모늄 구연산염-덱스트로스d 0.71 286 202
트리암모늄 구연산염-덱스트로스d 0.76 368 281
트리암모늄 구연산염-덱스트로스d 0.79 345 271
트리암모늄 구연산염-덱스트로스d 0.77 333 256
트리암모늄 구연산염-덱스트로스d 0.82 345 284
트리암모늄 구연산염-덱스트로스d 0.75 379 286
트리암모늄 구연산염-덱스트로스d 0.74 447 330
트리암모늄 구연산염-덱스트로스e 0.76e 358e 273e
트리암모늄 구연산염-덱스트로스:
--- 접착제 제조 당일 0.79 345 271
--- 접착제 제조후 1일 0.76 352 266
--- 접착제 제조후 2일 0.72 379 272
--- 접착제 제조후 1주 0.88 361 316
--- 접착제 제조후 2주 0.82 342 280
실란 치환을 보유하는 트리암모늄 구연산염-덱스트로스:
--- SILQUEST A-1101에 대하여 중량으로 1:1 치환된 SILQUEST A-187 실란

--- SILQUEST A-1101에 대하여 중량으로 2:1 치환된 SILQUEST A-187 실란

--- SILQUEST A-1101에 대하여 중량으로 1:1 치환된 HYDROSIL 2627 실란

--- SILQUEST A-1101에 대하여 중량으로 2:1 치환된 HYDROSIL 2627 실란

--- SILQUEST A-1101에 대하여 중량으로 1:1 치환된 Z-6020 실란
--- SILQUEST A-1101에 대하여 중량으로 2:1 치환된 Z-6020 실란		 0.69


0.71


0.87


0.99


0.78

0.78		 324


351


337


316


357

373		 222


250


293


312


279

291
표준 PF(Ductliner) 접착제 0.79 637 505
a 실시예 6으로부터 b 실시예 5로부터 c 9개 쉘 본 샘플의 평균
d 5개월에 걸쳐 제조된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제의 7개 상이한 배치(배치) 중에서 하나
e 5개월에 걸쳐 제조된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제의 7개 상이한 배치의 평균
트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 변형b vs. 표준 PF 접착제로 제조된 유리 비드 쉘 본 조성물a에서 측정된 인장 강도


접착제 설명		 300g 접착제
내에서
첨가제의
양(gram)		 풍화:건조
인장 강도
비율		 평균c 건조
인장 강도
(psi)		 평균c 풍화
인장 강도
(psi)
트리암모늄 구연산염-덱스트로스d -- 0.76d 358d 273d
첨가제를 포함하는 트리암모늄
구연산염-덱스트로스:
-Silres BS 1042e 1.6 0.84 381 325
-Silres BS 1042 3.2 0.94 388 363
-Silres BS 1042 4.8 1.01 358 362
-탄산나트륨 0.45 0.88 281 248
-탄산나트륨 0.9 0.71 339 242
-탄산나트륨 1.35 0.89 282 251
-Silres BS 1042 +탄산나트륨 1.6 + 1.35 0.84 335 280
-Silres BS 1042 +탄산나트륨 3.2 + 0.9 0.93 299 277
-Silres BS 1042 +탄산나트륨 4.8 + 0.48 0.73 368 270
-탄산나트륨f 0.9 0.83 211 175
-탄산나트륨f 0.9 0.69 387 266
-탄산나트륨 1.8 0.81 222 180
-탄산나트륨g 1.8 0.66 394 259
-LE 46h 6.4 0.80 309 248
-LE 46 12.9 0.98 261 256
-TPX5688/AQUA-TRETE BSM40i 5.6 0.78 320 250
-Silres BS 1042 6.4 0.91 308 280
-트리메틸메톡시실란 0.9 0.78 262 205
-과망간산칼륨 0.2 0.69 302 207
-PGNj 9 0.82 246 201
-Cloisite NA+k 9 0.71 280 199
-Blown Soya 에멀젼 (25%)l 18 1.04 239 248
-아마유 오일 에멀젼 (25%) 18 0.90 362 326
-Bentolite L-10m 9 1.00 288 288
-Michem 45745 PE 에멀젼 (50%)n 9 0.81 335 270
-Bone Glue 용액o 15 0.82 435 358
-탄닌산 4.5 0.79 474 375
-글리신 4.5 0.80 346 277
-글리세롤 5.28 0.69 361 249
-나트륨 테트라붕산염 데카수화물 + 글리세롤 0.9 + 4.5 0.74 378 280
-나트륨 테트라붕산염 데카수화물 1% 0.9 0.86 387 331
-나트륨 테트라붕산염 데카수화물 2%
1.8
0.80
335
267
-나트륨 테트라붕산염 데카수화물 3% 2.5 0.84 334 282
-Axel INT-26-LF95p 0.9 0.70 374 263
-ISO Chill Wheyq 1% 0.9 0.74 444 328
-ISO Chill Whey 2% 1.8 1.01 407 412
-ISO Chill Whey 5% 4.5 NCr 473 NMs
-레조르시놀 5% 4.5 0.76 331 251
-말티톨 3.23 0.82 311 256
표준 PF(Ductliner) 접착제 -- 0.79 637 505
a 실시예 6으로부터 b 실시예 5로부터 c 9개의 쉘 본 샘플의 평균
d 5개월에 걸쳐 제조된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제의 7개 상이한 배치의 평균
e 메틸수소 폴리실록산의 50% 고형 에멀젼인 Silres BS 1042
f 복제 샘플
g 복제 샘플
h 폴리디메틸실록산의 35% 고형 에멀젼인 LE 46
i 알킬실란의 40% 에멀젼인 TPX5688/AQUA-TRETE BSM40
j PGN, 1등급의 점토, 몬모릴로나이트(Nanocor)
k Cloisite NA+, 점토의 나트륨 염(Southern Clay Products)
l Blown Soya 에멀젼(25%), PEG 400 디올리에이트(고체에서 4%)와 구아 검(고체에서 1%)을 포함하는 대두유의 25% 고형 에멀젼
m Bentolite L-10, 점토(Southern Clay Products)
n Michem 45745 PE 에멀젼(50%), 저분자량 폴리에틸렌의 25% 고형 에멀젼
o Bone Glue 용액, 30% 고형 용액
p Axel INT-26-LF95, 지방-기초된 이형제(mold-release agent)/에멀젼
q ISO Chill Whey 9010
r 산정되지 않음
s 측정되지 않음
암모늄 폴리카르복실산염-덱스트로스 접착제 변형b vs. 폴리카르복실산-기초된 접착제 vs. 표준 PF 접착제로 제조된 유리 비드 쉘 본 조성물a에서 측정된 인장 강도

접착제 설명		 풍화:건조
인장 강도
비율		 평균c 건조
인장 강도
(psi)		 평균c 풍화
인장 강도
(psi)
트리암모늄 구연산염-덱스트로스 (1:6)d 0.76d 358d 273d
트리암모늄 구연산염-덱스트로스 (1:5)
+ 탄산나트륨 (0.9 g)
+ 탄산나트륨 (1.8 g)		 0.68
0.71
0.78		 377
341
313		 257
243
243
AQUASET-529+Dex+암모니아e 0.41 499 205
AQUASET-529+Dex+실란f 0.57 541 306
AQUASET-529+암모니아+실란g 0.11 314 33
AQUASET-529 + 실란h 0.48 605 293
PETol+말레산+실란i 0.73 654 477
PETol+말레산+TSA+실란j 0.64 614 390
[접착제i +암모니아+Dex+실란]k 0.58 420 245
PETol + 구연산 + 실란l 0.56 539 303
CRITERION 2000 + 글리세롤m 0.26 532 136
CRITERION 2000 + 글리세롤n 0.20 472 95
SOKALAN + Dex + 암모니아o 0.66 664 437
NF1 + Dex + 암모니아p 0.50 877 443
표준 PF(Ductliner) 접착제 0.79 637 505
a 실시예 6으로부터
b 실시예 5로부터
c 9개 쉘 본 샘플의 평균
d 5개월에 걸쳐 제조된 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제의 7개 상이한 배치의 평균
e 30% 용액이 되는 200g AQUASET-529 + 87g 19% 암모니아 + 301g 덱스트로스 + 301g 물
f 접착제e로부터 300 ㎖의 용액 + 0.32g SILQUEST A-1101
g 200g AQUASET-529 + 87g 19% 암모니아 + 101g 물 + 0.6g SILQUEST A-1101
h 30% 고체로 희석된 AQUASET-529 + SILQUEST A-1101(0.5% 고형 접착제에서)
i 30분간 환류된 136g 펜타에리트리톨 + 98g 말레산 무수물 + 130g 물; 170g 물과 0.6g SILQUEST A-1101과 혼합된 232g의 생성 용액
j 30분간 환류된 136g 펜타에리트리톨 + 98g 말레산 무수물 + 130g 물 + 1.5 ㎖의 66% p-톨루엔설폰산; 170g 물과 0.6g SILQUEST A-1101과 혼합된 232g의 생성 용액
k 220g 접착제i + 39g 19% 암모니아 +135g 덱스트로스 + 97g 물 + 0.65g SILQUEST A-1101
l 20분간 환류된 128g 구연산 + 45g 펜타에리트리톨 + 125g 물; 생성 혼합물은 30% 고체로 희석되고, 고체에서 0.5%로 ILQUEST A-1101이 추가된다.
m 200g Kemira CRITERION 2000 + 23g 글리세롤 + 123g 물 + 0.5g SILQUEST A-1101
n 200g Kemira CRITERION 2000 + 30g 글리세롤 + 164g 물 + 0.6g SILQUEST A-1101
o 100g BASF SOKALAN CP 10 S + 57g 19% 암모니아 + 198g 덱스트로스 + 180g 물 + 0.8g SILQUEST A-1101
p 211g H.B. Fuller NF1 + 93g 19% 암모니아 + 321g 덱스트로스 + 222g 물 + 1.33g SILQUEST A-1101
암모늄 폴리카르복실산염-당 접착제 변형b vs. 표준 PF 접착제로 제조된 유리 비드 쉘 본 조성물a에서 측정된 인장 강도

접착제 설명
몰 비율		 풍화:건조
인장 강도
비율		 평균c 건조
인장 강도
(psi)		 평균c 풍화
인장 강도
(psi)
트리암모늄 구연산염-덱스트로스d 덱스트로스=2xCOOH 0.76d 358d 273d
트리암모늄 구연산염-DHAe DHA = 2xCOOH 1.02 130 132
트리암모늄 구연산염-자일로스 자일로스 = 2xCOOH 0.75 322 241
트리암모늄 구연산염-프럭토오스 프럭토오스=2xCOOH 0.79 363 286
디암모늄 주석산염-덱스트로스 덱스트로스=2xCOOH 0.76 314 239
디암모늄 말레인산염-덱스트로스 덱스트로스=2xCOOH 0.78 393 308
디암모늄 말리인산염-덱스트로스 덱스트로스=2xCOOH 0.67 49 280
디암모늄 숙신산염-덱스트로스 덱스트로스=2xCOOH 0.70 400 281
암모늄 유산염f-덱스트로스 덱스트로스=2xCOOH 0.68 257 175
암모니아 + 탄닌산g-덱스트로스 덱스트로스=2x NH4 +h 0.50 395 199
표준 PF(Ductliner) 접착제 --- 0.79 637 505
a 실시예 6으로부터
b 실시예 5로부터
c 9개 쉘 본 샘플의 평균
d 7개 배치의 평균
e DHA = 디하이드록시아세톤
f 모노카르복실레이트
g 비-카르복실산
h pH ≥ 7
암모늄 폴리카르복실산염-당(1:6) 접착제 변형b vs. 표준 PF 접착제로 제조된 유리 섬유 매트a에서 측정된 인장 강도와 강열 감량

접착제 조성		 평균 %
LOI		 풍화:건조
인장 강도
비율		 평균c 건조
인장 강도
(lb force)		 평균c 풍화
인장 강도
(lb force)
트리암모늄 구연산염-Dexd 5.90 0.63 11.4 7.2
트리암모늄 구연산염-Dex 6.69 0.72 14.6 10.5
디암모늄 말리인산염-Dex 5.02 0.86 10.2 8.8
디암모늄 말리인산염-Dex 6.36 0.78 10.6 8.3
디암모늄 숙신산염-Dex 5.12 0.61 8.0 4.9
디암모늄 숙신산염-Dex 4.97 0.76 7.5 5.7
트리암모늄 구연산염-Fruce 5.80 0.57 11.9 6.8
트리암모늄 구연산염-Fruc 5.96 0.60 11.4 6.8
디암모늄 말리인산염-Fruc 6.01 0.60 9.0 5.4
디암모늄 말리인산염-Fruc 5.74 0.71 7.9 5.6
디암모늄 숙신산염-Fruc 4.60 1.05 3.7 3.9
디암모늄 숙신산염-Fruc 4.13 0.79 4.4 3.5
트리암모늄 구연산염-DHAf 4.45 0.96 4.7 4.5
트리암모늄 구연산염-DHA 4.28 0.74 5.4 4.0
트리암모늄 구연산염-DHA-글리세롤g 3.75 0.52 8.5 4.4
트리암모늄 구연산염-DHA-글리세롤g 3.38 0.59 8.0 4.7
트리암모늄 구연산염-DHA-PETolh 4.96 0.61 10.7 6.5
트리암모늄 구연산염-DHA-PETolh 5.23 0.65 9.4 6.1
트리암모늄 구연산염-DHA-PVOHi 5.11 0.74 15.7 11.6
트리암모늄 구연산염-DHA-PVOHi 5.23 0.85 14.9 12.6
표준 PF 접착제j 7.22 0.75 15.9 12.0
표준 PF 접착제j 8.05 0.75 18.8 14.2
a 실시예 7로부터
b 실시예 5로부터
c 3개 유리 섬유 매트의 평균
d Dex = 덱스트로스
e Fruc = 프럭토오스
f DHA = 디하이드록시아세톤
g 중량으로 25%의 DHA를 대체하는 글리세롤
h PETol = 중량으로 25%의 DHA를 대체하는 펜타에리트리톨
i PVOH = 중량으로 20%의 DHA를 대체하는 폴리비닐 알코올(86-89% 가수분해된 폴리비닐 아세테이트, MW ~ 22K-26K).
j Ductliner 접착제
실시예 8: 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 vs. 표준 PF 접착제로부터 경화된 블랭킷에 대한 검사 결과


검사
멜라노이딘 - 섬유 유리
경화된 블랭킷
“접착제”
PF 접착제 - 섬유 유리
경화된 블랭킷
“표준”
표준의
접착제 %
밀도 0.65 0.67 97%
강열 감량 (%) 13.24% 10.32% 128%
두께 복원 (데드(dead), in.) 1.46 1.59 92%
두께 복원 (드롭(drop), in.) 1.55 1.64 94%
분진(㎎) 8.93 8.80 102%
인장 강도 (lb/in. 폭)
세로 방향 2.77 3.81 73%
가로 방향 1.93 2.33 83%
평균 2.35 3.07 76%
분할 강도 (g/g)
세로 방향 439.22 511.92 86%
가로 방향 315.95 468.99 67%
평균 377.59 490.46 77%
결합 강도 (lb/ft2) 11.58 14.23 81%
물 흡수
(중량%) 		1.24% 1.06% 116%
열면 성능 통과 통과 --
산물 배출
(96 시간)
전체 VOC (㎍/m3) 0 6 0%
전체 HCHO (ppm) 0 56 0%
전체 알데히드 (ppm) 6 56 11%
실시예 8: 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 vs. 표준 PF 접착제로부터 경화된 블랭킷에 대한 강열에서 연기 발생
평균 SEA a
외부 열 플럭스 멜라노이딘 - 섬유 유리
경화된 블랭킷 		PF 접착제 - 섬유 유리
경화된 블랭킷
35 kW/m2 2,396 ㎡/㎏ 4,923 ㎡/㎏
35 kW/m2 1,496 ㎡/㎏ 11,488 ㎡/㎏
35 kW/m2 3,738 ㎡/㎏ 6,848 ㎡/㎏
전체 평균 = 2,543 ㎡/㎏ 전체 평균=7,756 ㎡/㎏
50 kW/m2 2,079 ㎡/㎏ 7,305 ㎡/㎏
50 kW/m2 3,336 ㎡/㎏ 6,476 ㎡/㎏
50 kW/m2 1,467 ㎡/㎏ 1,156 ㎡/㎏
전체 평균 = 2,294 ㎡/㎏ 전체 평균 = 4,979 ㎡/㎏
a SEA = 비소화면적(specific extinction area)
실시예 9: 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 vs. 표준 PF 접착제로부터 공기 도관 보드에 대한 검사 결과

검사		 멜라노이딘 - 섬유
유리 공기 도관
보드 “접착제”		 PF 접착제 - 섬유
유리 공기 도관
보드 “표준”		 표준의
접착제 %
밀도 4.72 4.66 101%
강열 감량 (%) 18.5% 16.8% 110%
굽힘 강성
(lb in2/폭 in)
세로 방향 724 837 86%
가로 방향 550 544 101%
평균 637 691 92%
10%에서 압축 (psi) 저항성 0.67 0.73 92%
20%에서 압축 (psi) 저항성 1.34 1.34 100%
10%에서 조절된 압축 (psi)
저항성 		0.719 0.661 109%
20%에서 조절된 압축 (psi)
저항성 		1.31 1.24 106%
압축 모듈 (psi) 6.85 7.02 97%
조절된 압축 모듈 (psi) 6.57 6.44 102%
산물 배출
(96 시간)
전체 VOCs (㎍/m3) 40 39 102%
전체 HCHO (ppm) 0.007 0.043 16%
전체 알데히드 (ppm) 0.007 0.043 16%
실시예 10: 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 vs. 표준 PF 접착제로부터 R30 주거용 블랭킷에 대한 검사 결과

검사		 접착제 a
(Std%)		 접착제b
(Std%)		 접착제c
(Std%)		 PF
접착제 Std
두께 복원
(데드, in.): 1 주
6 주
10.05(97%)
7.17(91%)
10.36(99%)
7.45(94%)
9.75(94%)
7.28(92%)
10.38
7.90
두께 복원
(드롭, in.): 1 주
6 주
11.06(101%)
9.07(101%)
4.23(102%)
9.06(101%)
11.01(100%)
9.31(103%)
11.00
8.99
분할 강도 (g/g)
세로 방향 214.62(78%) 186.80(68%) 228.22(83%) 275.65
가로 방향 219.23(75%) 202.80(70%) 210.62(72%) 290.12
평균 216.93(77%) 194.80(69%) 219.42(77%) 282.89
분할 강도의 내구성
(g/g)
세로 방향 214.62(84%) 209.54(82%) 259.58(102%) 254.11
가로 방향 219.23(87%) 204.12(81%) 221.44(88%) 252.14
평균 216.93(86%) 206.83(82%) 240.5195%) 253.13
결합 강도 (lb/ft2) 1.86(84%) NMd NMd 2.20
분진(㎎) 0.0113(79%) 0.0137(96%) 0.0101(71%) 0.0142
열면 성능 (통과/실패) 통과 통과 통과 통과
부식성 (강철) (통과/실패)
통과
통과
통과
NMd
a 멜라노이딘 접착제; 5%의 강열 감량을 산출하는 명목적인 기계 조건(machine condition)
b 멜라노이딘 접착제; 강열 감량을 6.3%로 증가시키는 기계 조정(machine adjustment)
c 멜라노이딘 접착제; 강열 감량을 6.6%로 증가시키는 기계 조정
d 측정되지 않음
실시예 11(배치 A-1): 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 vs. 표준 PF 접착제로부터 R19 주거용 블랭킷에 대한 검사 결과

검사		 멜라노이딘 - 섬유
유리 R19 주거용
“접착제”		 PF 접착제 - 섬유
유리 R19 주거용
“표준”
표준의
접착제 %
두께 복원 (데드, in.):
1 주
5 주
6 주
3 개월
6.02
6.15
4.97
6.63
6.05
6.67
5.14
6.20
99%
92%
97%
107%
두께 복원 (드롭, in.):
1 주
4 주
6 주
3 개월
6.79
6.92
5.83
7.27
6.69
7.11
6.07
6.79
101%
97%
96%
107%
분진(㎎) 2.88 8.03 36%
인장 강도 (lb/in. 폭)
세로 방향 2.42 3.47 70%
가로 방향 2.00 3.03 66%
평균 2.21 3.25 68%
분할 강도 (g/g)
세로 방향 128.18 173.98 74%
가로 방향 118.75 159.42 74%
평균 123.47 166.70 74%
분할 강도의 내구성 (g/g)
세로 방향 143.69 161.73 89%
가로 방향 127.30 149.20 85%
평균 135.50 155.47 87%
결합 강도 (lb/ft2) 1.97 2.37 83%
물 흡수 (%) 7.1 7.21 98%
열면 성능 통과 통과 ---
부식 통과 통과 ---
강성 49.31 44.94 110%
실시예 11: 트리암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제 변형 vs. 표준 PF 접착제로부터 R19 주거용 블랭킷에 대한 검사 결과

검사
접착제 배치
A-2a (Std%)
접착제 배치
Ba (Std%)
접착제 배치
Ca (Std%)
접착제 배치
Da (Std%)		 PF
접착제
Std.
두께 복원
(데드, in.): 1 주
6 주
5.94(99%)
4.86(91%)
5.86(98%)
5.29(99%)
6.09(101%)
5.0(93%)
6.25(104%)
5.10(95%)
6.01
두께 복원
(드롭, in.): 1 주
6 주
6.83(105%)
5.76(96%)
6.7025(103%)
6.02(100%)
6.81(104%)
5.89(98%)
6.88(105%)
6.00(100%)
6.00
인장 강도 (lb/in)
세로 방향 1.28(36%) 1.40(39%) 1.71(48%) 1.55(43%) 3.58
가로 방향 1.65(71%) 1.21(52%) 1.12(48%) 1.12(48%) 2.31
평균 1.47(50%) 1.31(44%) 1.42(48%) 1.34(45%) 2.95
분할 강도 (g/g)
세로 방향 111.82(42%) 164.73(62%) 136.00(51%) 164.56(62%) 264.81
가로 방향 140.11(85%) 127.93(78%) 126.46(77%) 108.44(66%) 164.60
평균 125.97(59%) 146.33(68%) 131.23(61%) 136.50(64%) 214.71
분할 강도의
내구성 (g/g)
세로 방향 138.55(72%) 745.62(76%) 113.37(59%) 176.63(92%) 191.20
가로 방향 158.17(104%) 116.44(77%) 97.10(64%) 162.81(107%) 151.49
평균 148.36(86%) 131.03(76%) 105.24(61%) 169.72(99%) 171.35
결합 강도
(lb/ft2)		 1.30(52%) 1.50(60%) 1.60(64%) 1.60(64%) 2.50
분진 (㎎) 0.0038(86%) 0.0079(179%) 0.0053(120%) 0.0056(126%) 0.0044
강성 (degrees)
 57.50(N/A) 55.50(N/A) 61.44(N/A) 59.06(N/A) 39.38
a 멜라노이딘 접착제
암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제로 제조된 경화된 블랭킷(실시예 8로부터)의 열분해 동안 생성된 가스성 화합물의 GC/MS 분석
머무름 시간 (min) 가설적 확인 % 피크 면적
1.15 2-사이클로펜텐-1-원 10.67
1.34 2,5-디메틸-푸란 5.84
3.54 푸란 2.15
3.60 3-메틸-2,5-푸란디원 3.93
4.07 페놀 0.38
4.89 2,3-디메틸-2-사이클로펜텐-1-원 1.24
5.11 2-메틸 페놀 1.19
5.42 4-메틸 페놀 2.17
6.46 2,4-디메틸-페놀 1.13
10.57 디메틸프탈레이트 0.97
17.89 옥타데칸산 1.00
22.75 에루실아마이드 9.72
암모늄 구연산염-덱스트로스(1:6) 접착제로 제조된 비경화된 파이프 절연체(실시예 12로부터)의 열경화 동안 생성된 가스성 화합물의 GC/MS 분석
머무름 시간 (min) 확인 % 피크 면적
1.33 2,5-디메틸푸란 1.02
2.25 푸르푸랄 또는 3-푸르알데히드 2.61
2.48 2-푸란메탄올 또는 3-푸란메탄올 1.08
3.13 1-(2-푸라닐)-에타논 0.52
3.55 푸란 4.92
3.62 2-피리딘카르복시알데히드 0.47
3.81 5-메틸푸르푸랄 3.01
3.99 푸란카르복실산, 메틸 에스테르 0.34
4.88 3,4-디메틸-2,5-푸란디원 0.53
5.41 2-푸란카르복실산 1.01
6.37 2-아미노-6-하이드록시메틸피리딘 1.08
6.67 6-메틸-3-피리디놀 0.49
7.59 2-푸란카르복스알데히드 0.47
7.98 피콜린아마이드 0.24
10.34 2H-1-벤조피란-2-원 0.23
16.03 헥사데칸산 0.21
17.90 옥타데칸산 2.97
22.74 에루실아마이드 10.02
본 발명의 특정 구체예가 앞서 기술되고 및/또는 예시되긴 했지만, 이의 다양한 개변이 가능하다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 기술된 및/또는 예시된 특정 구체예에 한정되지 않는다.

Claims (1)

  1. 접착제 용액.
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