KR0184163B1 - 고 강도 암석 섬유 및 그의 제조방법 - Google Patents

Abstract

산화 대기하에서, 1분 이상 60분 이내 동안 1,000 내지 1,250℃의 하소 온도 영역에서 암석 섬유의 제조 공정에서 발생되는 숏 등과 같은 산업 폐기물을 함유하는 출발 물질을 예비로 하소하고, 수득한 불록 형상 하소 생성물을 즉시 분쇄하며, 수득한 입자 형상 하소 생성물을 전기로에 도입하여 용융시키고 수득한 용융물을 물레로 섬유화하여 수득되는 고 강도 암석 섬유 및 그의 제조 방법. 상기 암석 섬유는 단열재, 방음재 및 여러 가지 보강 섬유에 이용하기에 적당한 고 강도를 갖는다.

Description

고 강도 암석 섬유 및 그의 제조 방법

본 발명은 단열재, 방음재 및 여러 가지 보강 섬유용으로 이용하기에 양호하고, 작은 불순물 함량을 가지며 우수한 유연도 및 인장 강도를 갖는 고 강도 암석 섬유 및 그의 제조 방법에 관한 것이다.

본 명세서에서 암석 섬유는 출발 물질이 천연석이거나 용광로 슬래그인 광물성 섬유를 의미한다.

암석 섬유의 제조 방법으로서는, 암석 섬유의 성분을 조절하기 위하여 블록 형상 용광로 슬래그 또는 천연석인 현무암에 물질을 가하고, 수득한 혼합물을 용선로에 도입하고, 열 원으로서 코크스를 사용하여 슬래그를 용융시키고, 수득한 용융물을 섬유화 시키는 것을 포함하는 방법 및 용광로에서 발생한 용융 슬래그를 전기로에 열 충전시키고, 성분을 조절하며, 온도를 조절하고 섬유화하는 것을 포함하는 직접 방법이 공지이다. 슬래그가 용선로에 용융된 방법에서는, 용융 슬래그가 용선로의 불안정한 내부를 빨라야 15분 내지 20분에 걸쳐서 중력에 의하여 통과되기 때문에 용융물은 불충분하게 되며, 용융물의 질은 매우 불량하게 되고, 섬유의 형태로 있는 암석 섬유의 강도는 매우 낮다. 직접 방법에 의하여 제조된 암석 섬유는 최종 제품을 비교하는한 용선로에서 수득한 것과 상당히 차이가 있지는 않다.

암석 섬유의 강도를 증가시킴으로서, 단열재의 유연 강도를 증가시키고, 압축후에 복원율을 증가시키며, 복합재로서 사용하기 위한 보강 효과를 증진시키기 위한 시도로서, 일본 특허 출원 공개 제 3-12,342호 및 5-43,265호에 기술된 바와 같이, 암석 섬유의 성분을 조절하기 위한 물질을 용융 슬래그에 가하고, 수득한 혼합물을 전기로에서 용융시키며, 그후 용융물을 15분 이상동안 노에 있도록 함으로서, 탈포를 촉진하고, 그 후 용융물을 섬유화하는 것을 포함하는 방법이다. 그러나, 이와 같이하여 수득한 암석 섬유의 모노필라멘트의 인장 강도는 아직도 약 100kg/㎟ 정도로 낮고 노에서의 장기 잔류시간은 에너지 비용의 증가를 초래한다.

그러므로, 상기 방법은 바람직하지 않다.

본 발명가들은 코크스를 사용한 통상의 용선로에서 또는 탄소 전극이 사용된 통상의 전기로에서 통상적으로 사용된 암석 섬유에 존재하는 비산화물 형의 미세 불순물이 암석 섬유를 부서지기 쉽게 하고, 탄질 내화물이 노(furnace) - 라이닝 내화물로서 사용될 때, 노 성분은 강하게 감소된 대기에서 용융되므로, 비산화형 불순물이 암석 섬유내에서 산화되지 않은 상태로 함유되고, 그러므로 암석 섬유가 고강도를 갖게 하기 위하여, 이들 비산화형 불순물을 빠르게 산화시키기 위하여 이들을 용융물 내에서 용해시키거나 또는 이들을 기체로서 산란 제거하는 것이 필요하다는 것을 알아내었다.

비 산화형 불순물은 특히 금속 철, 철 인화물, 철 황화물, 황 및 탄소를 포함하며, 용선로로부터 제조되는 통상의 암석 섬유는 0.05 내지 0.20 중량 %의 금속 철(철 인화물 및 철 황화물 포함)을 함유하며 0.20 내지 0.50 중량 %의 총 황 함량 및 약 0.08 내지 0.20중량 %의 총 탄소 함량을 갖는다. 그러므로, 본 발명가들은 여러 가지 실험 및 연구를 수행하여 본 발을 완결하였다.

본 발명의 목적은 상술한 선행 기술의 문제점을 해결하고 단열재, 방음재, 여러 가지 보강 섬유 등으로 이용하기에 양호하고; 작은 불순물 함량을 가지며; 유연성 및 인장 강도가 우수하고 고 강도를 갖는 암석 섬유를 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적은 상기 암석 섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또 다른 목적 및 장점은 하기 기술로부터 명백해 진다.

본 발명에 따라, 산화 대기중 1분 이상 60분 이내동안 1,000 내지 1,250℃의 하소 온도 영역에서 암석 섬유의 제조 공정에서 발생되는 숏(본 명세서에서 사용된 용어 숏은 암석 섬유의 제조 공정에서 수집되며, 섬유화하지 않고 분리 및 낙하된 약 0.5mm크기를 갖는 유리 입자를 의미한다.) 등과 같은 산업 폐기물을 함유하는 출발 물질을 예비로 하소하고, 수득한 블록 형상 하소 생성물(본 발명에서는 약 40mm 이상의 최대 치수를 갖는다)을 즉시 분쇄하며, 수득한 입자 형상 하소 생성물(본 발명에서는 약 40mm 이하의 최대 치수를 갖는다.)을 전기로에 도입하여 용융시키고 수득한 용융물을 물레(spinner wheel)로 섬유화하여 수득되고 강도 암석 섬유를 제공한다.

본 발명은 또한 산화 대기하에서 1분 이상 60분 이내동안 1,000 내지 1,250℃의 하소 온도 영역에서 암석 섬유의 제조 공정에서 발생되는 숏 등과 같은 산업 폐기물을 함유하는 출발 물질을 예비로 하소하고, 블록 형상 하소 생성물을 즉시 분쇄하며, 수득한 입자 형상 하소 생성물을 전기로에 도입하여 용융시키고, 이어서 수득한 용융물을 물레로 섬유화하는 것을 포함하는 고 강도 암석 섬유의 제조 방법을 제공한다.

제1도는 본 발명의 방법을 수행하기 위하여 사용된 장치의 일례인 유동도이다.

제2도는 몰리브데늄 부식의 기본값을 나타낸다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1 : 출발 물질 2 : 블록(출발 물질)

3 : 분쇄기 4 : 입자(출발물질)

5 : 자기 분리기 6 : 회전 가마

7 : 연료 오일 버너 8 : 공급 개구부

9 : 블록 형상 하소 생성물 10 : 한 쌍의 수각형 밀링롤

11 : 입자 형상 하소 생성물 12 : 전기로

13 : 산 형태 14 : 몰리브데늄 전극

15 : 용융물 16 : 탭 호울

17 : 이차 로 18 : 태핑

19 : 물레 20 : 암석 섬유

21 : 원형 증착물 22 : 회전 날개가 장치된 수냉각형 스크랩퍼

23 : 노 구조 24 : 노 뚜껑

25 : 수냉각 홀더

도면을 마치고로 하여, 본 발명의 구성 및 효과를 하기에 상세히 설명한다.

도1은 입자크기를 조절한 후, 숏 등을 함유하는 출발 물질을 회전가마에 도입하고, 출발물질을 하소하며, 블록 형상 하소 생성물을 한 쌍의 수 냉각형 밀링롤로 분쇄하여 입자화하고, 이 입자를 전기로에 낙하시켜 용융시키며, 이 용융물을 물레(spinner wheel)로 섬유화시키는 유동 단계를 나타내는 설명도를 나타낸다.

도1에서, 숏 등을 포함하는 출발 물질(1) 및 블록(2) 출발물질) (그 자체로서 냉각 및 고형화된 용융물)를 분쇄기(3)으로 분쇄하여 10mm 이하의 크기를 갖는 입자(4) (출발물질)를 형성하고 자기 분리기(5)를 사용하여 철을 제거한 후, 암석 섬유의 성분을 조절하기 위하여 필요한 물질을 입자에 가하고, 수득한 혼합물을 회전 가마(6)에 도입한다. 회전 가마(6)를 기체 또는 연료 오일 버너(7)로 가열하여 소정 온도로 유지시킨다. 수득한 입자(4) (출발 물질)는 공급 개구부(8)을 통과시켜 회전 가마(6)에 도입하고 그 안에서 건조 치 하소시켜 블록 형상 하소 생성물(9)를 형성한다. 블록 형상 하소 생성물은 한 쌍의 수 냉각형 밀링 롤(10)으로 분쇄하여 입자 형상의 하소 생성물(11)을 형성한다.

입자 형상 하소 생성물(11)은 전기로(12)에 있는 용융물의 표면상에 산 형태(13)로 모으고, 경사진 각도로 노 벽의 상부로부터 삽입된 몰리브데늄 전극(14) 사이에 전류를 흐르게 하여 산 형태로 있는 입자 형상 하소 생성물을 가열 및 용융하도록 조절 및 적재하여 용융물(15)를 형성한다. 용융물(15)는 탭 호울(16)을 통해서 이차 로(17)로 회소되고, 여기에서 온도 및 흐름은 조절되어 태핑(18)이 된다. 이러한 태핑(18)은 물레(19)로 섬유화되어, 암석 섬유(20)을 수득한다.

회전 가마에서의 하소 경로중, 회전 가마의 내부 벽상에서 형성된 원형 증착물(21)은 회전 날개만이 장착되거나 또는 고정 날개가 장치된 수 냉각형 스크랩퍼와 조합하여 장치된 수 냉각형 스크랩퍼(22)에 의하여 계속해서 제거될 수 있다.

전기로(12)는 내화물로 만들어진 노 뚜껑(24) 및 내화물로 만들어졌으며 내화물의 외부에 수냉각 구조를 갖는 노 구조(23)으로 구성된다. 세 개의 몰리브데늄 전극(14)은 산화 및 소비되는 것으로부터 전극(14)를 방지하기 위하여 수 냉각 홀더(25)가 장치된다. 한 쌍의 수 냉각형 밀링 롤(10)은 하소후 회전 가마(6)으로부터 방출된 블록 형상 하소 생성물(9)를 분쇄하여 400mm 이하의 치수를 갖는 입자 형상 하소 생성물(11)을 형성함으로서, 전극 및 홀더 등에 대한 지지는 블록 형상 하소 생성물(9)이 전기로로의 낙하(낙하 거리는 약 3m이다)로 야기되는 충격에 의한 손상이 방지되며, 또한 약 1,200℃로 가열된 전기로 표면상에서 출발물질의 산화를 가속화하는 보충 효과를 얻는다.

본 발명의 암석 섬유는 주 성분이 35 내지 45중량 %의 SiO₂, 10 내지 15중량 %의 Al₂O₃, 30 내지 40중량 %의 CaO 및 5 내지 10중량 %의 MgO를 갖는 것으로서 통상의 조성물과 동일하나; 금속 철, 철 인화물, 철 황화물, 황 및 탄소인 비산화형 불순물의 함량이 통상의 암석 섬유와 비교시 극단적으로 작다(철 인화물 및 철 황화물을 함유하는 금속 철 : 0.05중량 %이하, 총 황 함량 : 0.10중량 %이하 및 총 탄소 함량 : 0.10중량 %이하). 본 발명의 암석 섬유는 모노필라멘트의 인장 강도가 100kg/㎟ 이상으로 높은 울 같은 섬유이다.

산화 대기의 산소 농도는 1% 이상이어야 하며 산화 및 경제성의 관점에서 2 내지 10%의 산호 농도에서 하소를 수행하는 것이 바람직하다. 산소 농도가 1% 미만일 때, 산화에 필요한 시간이 극단적으로 길어지거나 또는 불충분한 산화 부분을 생성시킨다. 높은 산소 농도가 더 좋지만; 너무 높은 산소 농도는 연소 효율의 점에서 비경제적이며, 산소를 보강하는 장치 등과 같은 고가의 장치가 필요하다.

하소 장치는 출발 물질과 대기가 서로 접촉하는 기회가 회전 가마의 회전에 의하여 증가되므로 산화 속도는 이러한 시스템에서는 중요하지 않지만 회전 가마 시스템이 바람직하다.

하소 온도는 사용된 출발물질의 종류에 따라 변할 수 있으며 바람직하게는 1,000℃ 내지 1,250℃이다. 숏이 사용될 때, 사호 온도 영역은 1,100 내지 1,250℃가 더 바람직하다. 용광로 슬래그가 사용될 때, 하소 온도 영역은 1,000 내지 1,250℃가 더 바람직하다. 하소 온도가 상기 범위보다 낮을 때, 산화 반응은 진행되지 않으며, 반면 상기 범위를 초과할 때, 출발 물질의 용융물 흐름이 야기되며 수득한 용융물은 물질 표면상에서 산소 전이의 어려움이 증기되게 되므로, 산화 반응이 빠르게 수행되지 않을 뿐만 아니라 하소 장치에 대한 심각한 손상, 예를 들어, 회전 가마등과 같은 라이닝용으로 사용된 내화재의 부식이 일어난다.

하소 기간은 출발 물질의 종류 및 입자 크기, 하소 온도 및 하소 대기에 따라 변하며, 예를 들여, 5mm 이하의 입자 크기를 갖는 숏 및 용광로 슬래그가 사용될 때, 하소 온도는 1,200℃로 조절되며, 대기중의 산소 농도 및 이산화탄소의 농도는 각기 2% 및 12%로 조절되며, 출발 물질은 하소를 위한 잔류 시간이 5분으로 조절되었을 때 백색의 블록 형상이 된다. 분석 결과로서, 금속 철은 철 산화물이 되고, 황 및 탄소는 산화되고 산화된 기체의 형태로 산란되어 없어진다. 따라서, 산화는 충분한 것으로 증명되었다. 하소 시간이 1분 미만일 때, 산화 반응은 충분히 진행되지 않으며, 출발 물질은 부분적으로 흑색으로 된다. 따라서, 회전 가마내에 있는 1,000 내지 1,250℃의 하소 온도에서 출발 물질의 잔류 시간은 바람직하게는 1분 이상60분 이내인 것이고 이것이면 충분하다. 60분 초과의 잔류시간은 장치 비용 및 에너지 비용의 관점에서 비경제적이다.

회전 가마내에서 하소된 블록은 일반적으로 기공이 있는 부서지기 쉬운 백색 내지 담황빛 회색이며, 실질적으로 경도가 없으며 구형에 비슷한 형상을 갖는다. 가마내에서 열 이력에 따라, 몇몇 블록은 어느 정도 소결 표면을 갖는다. 블록의 치수는 주로 30 내지 300mm이고, 큰 블록의 중심 부위에서, 산화되지 않은 불순물은 회전 가마내에서 하소하는 동안 불충분한 산화로 인하여 남아있는 경향이 있다. 어떤 경우에는, 불록의 내부가 엷은 흑색으로 착색된다. 이러한 엷은 흑색 부위는 금속 철, 황, 탄소 등과 같은 고 강도 암석 섬유의 형성에 바람직하지 않은 불순물이 불충분하게 산화되어 남아 있는 것을 의미한다.

이러한 큰 블록이 일반적인 방법으로 입자 크기로 분쇄될 때, 입자는 대기가 약 1,200℃로 유지된 전기로에 낙하되어 축적 및 용융되는 동안에 산화가 촉진 및 완결된다.

이러한 큰 블록이 회전 가마가 직접 연결된 전기로에 공급될 때, 낙하 거리는 약 3m이고, 그러므로, 낙하하는 블록이 전극 및 수 냉각 홀더에 충돌하여 장치를 파손 또는 손상시킬 수 있고 전기로에서 액체 레벨 위의 출발물질 더미에 대한 낙하하는 불록의 충돌은 노의 안정한 조작을 저해할 수 있다. 이러한 큰 블록이 불충분하게 산화되는 것을 방지하고 전기로에서 이러한 큰 블록의 낙하로 야기되는 위험을 방지하기 위하여, 블록 형상 하소 생성물을 한 쌍의 수 냉각형 밀링롤로 40mm 이하의 크기를 갖는 입자로 분쇄하여 수득한 입자를 전기로에 공급할 필요가 있다.

한 쌍의 수 냉각 밀릴롤은 내열강으로 만들어진 두 개의 중공 롤로 구성되며, 중공롤의 내부는 물로 냉각되고 롤표면은 블록을 더 잘 포획하기 위하여 나선형 돌출부를 가지며, 반면블록을 분쇄할 수 있도록 하기 위하여 롤 사이에 간격을 조절하여 여러 가지 크기를 갖는 블록을 40mm 이하의 요구되는 치수를 갖는 입자로 쉽게 전환하는 것을 가능하게 한다.

지금까지는 암석 섬유를 위한 출발 물질을 용융하기 위한 전기로에서 일반적으로 용융물에 탄소 전극을 삽입하고 전극 사이에 전류를 흐르게 하여 용융물을 가열시켰으며, 많은 경우에, 탄질 내화물은 전기로의 내부 벽의 라이닝에 사용되어 왔다.

또한, 용선로에 있는 열원은 코크스이고 용융 대기는 강한 환원성이다. 탄소 전극 및 탄질 내화물은 습성이 되기 어렵고 암석 섬유의 용융물과의 내부식성을 갖는 특성이 있는 물질인 것으로 교시되었다. 그러나, 그 안에서 용해된 탄소를 갖는 용융물은 환원성이며, 그러므로 암석 섬유의 출발 물질내에 함유되어 있는 불순물(금속 철, 철 인화물, 철 황화물, 황 및 탄소)을 산화시키는 용융물의 능력은 산화 대기에서 상당히 열화되며, 따라서, 불순물이 산화되어 암석 섬유의 강도를 증가시키는 중요한 결과를 기대할 수 없다.

몰리브데늄 전극은 유리의 용융에 사용되는 물질이지만, 몰리브데늄이 용융물에 있는 불순물, 특히 금속철, 철 황화물, 탄소 등과 함께 부식되어 합금을 형성하고 그러므로 짧은 시간내에 손상 및 소비되므로 특히 암석 섬유의 용융물 내에서는 사용하지 않는다. 몰리브데늄은 고온에서 산화 대기에 약하지만, 용융물 내에서 불순물에 대한 영향은 산화 대기 내에서의 산화보다 훨씬 작고, 이러한 영향은 문제가 되는 정도는 아니다. 금속 철의 산화로 형성된 철 산화물과 몰리브데늄의 부식 정도는 금속 철과의 부식과 비교시 무시할 만큼 작다.

그러므로, 하소 단계에서 본 발명에 사용된 출발물질 내에 함유된 불순물을 산화함으로서, 암석 섬유용 출발 물질을 용융시키기 위하여 대량샌산 규모로 몰리브데늄 전극을 사용하는 것이 처음으로 가능하게 된다.

도2는 본 발명의 하소된 출발물질을 72시간 동안 1,400 내지 1,600℃의 온도에서 통상의 용융으로 용융시켜 형성된 용융물 내에 몰리브데늄을 넣어서 몰리브데늄의 부식을 측정하여 수득한 기본값을 나타낸다. 본 발의 용융물의 경우 고온에서 몰리브데늄의 부식이 통상의 용융물의 경우에서 보다 약 1/3 감소된 것을 도2로부터 알 수 있다.

몰리브데늄 전극으로서, 유리 용융로에서 일반적으로 사용되는 순도 99.95% 이상을 갖는 몰리브데늄이 사용되었으며, 전극 직경, 전극간의 거리 및 삽입된 전극의 길이는 용융물의 전기 저항, 전류 밀도, 공급된 전력, 노의 열 손실 등을 근거로 고안되었다.

전기로의 라이닝을 위한 내화재로서는, 탄질 내화재를 피하여야 하며 산화형 내화재, 예를 들어 용융물과 함께우수한 내부식성을 갖는 마그네시아 - 크롬계 또는 마그네시아계 내화재가 수 냉각 수단과 조합하여 사용된다.

암석 섬유의 제조 공정에서 발생되는 산업 폐지물은 주로 섬유화되지 않은 숏이며, 암석 섬유 가공 제품(예를 들어, 천장용 방음재)의 건축 가공물, 스크랩 및 폐기물의 분야에서 발생되는 암석 섬유의 암석 섬유 폐기물 및 절단 스크랩을 더 함유할 수 있으며, 그들 중의 일부가 재 사용될 수 있음에도 불구하고 그들 중의 다수는 버려진다.

용광로 슬래그는 미립자의 형태로 있으므로 직접 용선로에 공급될 수 없다. 그러므로, 용광로 슬래그는 시멘트 또는 바인더를 사용하여 블록으로 전환되거나 또는 하소한 후 사용될 수 있다. 그러나, 용선로가 가지고 있는 필수적인 문제, 즉 소위 강한 환원성 용융 때문에, 통상의 암석 섬유만큼 낮은 강도를 갖는 암석 섬유만이 이미 상술한 바와 같이 수득된다.

본 발명의 고 강도 암석 섬유를 제조하는 방법에 따라, 지금까지 폐기되어 왔던 숏 등과 같은 산업 폐기물은, 산업 폐기물을 하소하고, 수득한 블록 형상 하소 생성물을 한 쌍의 수 냉각형 밀링롤로 분쇄하고, 분쇄된 하소 생성물을 전기로에서 몰리브데늄 전극을 사용하여 전기 가열하여 균일하게 깨끗한 용융물을 단시간에 형성하고 용융물을 섬유화하는 것을 포함하는 기술 시스템에 의하여 고 강도 암석 섬유용 출발물질로서 재생되었다.

용광로 슬래그 등과 같은 미립자의 형태로 있는 산업 폐기물은 용선로에서 그 자체만으로 사용될 수 없으며, 이들은 시멘트 또는 결합제를 사용하거나, 또는 하소하여 블록으로 전환될지라도, 통상의 암석 섬유와 유사한 강도를 갖는 암석 섬유만이 탄소 전극 가열로 인한 강한 환원성 때문에 수득될 수 있다. 그러나, 본 발명에 따라 예비 하소 및 몰리브데늄 전극을 사용한 전기로 기술에 의하여, 고 강도 암석 섬유으로의 재생이 가능하게 되었다.

더욱이, 본 방법은 회전 가마에서 하소된 블록이 직접 분쇄되고, 수득한 입자가 그 자체로서 고온 상태의 전기로에 넣어지고 그 안에서 용융되며 수득한 용융물은 섬유로 형성되는 에너지 절약형 생산 시스템이라는 특징 중의 하나를 갖는다.

상술한 바와 같이, 본 발명의 고 강도 암석 섬유는 통상의 암석 섬유로부터 기대될 수 없었던 높은 가도 및 유연성을 가지므로, 상기 고 강도 암석 섬유가 내화물, 내열성 물질, 여러 가지 내열성 물질, 방음재 및 여러 가지 보강 섬유로 사용될 때, 보강 효과는 통상의 암석 섬유와 비교시 증가되었다. 그러므로, 본 발명의 고강도 암석 섬유는 수행능 및 경제적인 관점에서 매우 유리한 효과를 갖는다.

또한, 본 발명의 생산 방법은 고 강도 암석 섬유의 효과적인 생산을 할 수 있게 해 주며, 물질 재사용형 또는 에너지 절양형이고 시간에 있어서 적절한 기술적 특성을 갖는다.

본 발명에서 고 강도 암석 섬유의 효과를 확인하기 위하여, 약 1/20의 실용 스케일의 크기를 갖는 소 계획은 여러 가지 실험 및 시험을 반복하여 사용되며 하기 실시예에 나타낸 결과를 얻는다.

[실시예 1]

철을 제거한 후, 숏을 출발 물질로서 사용하고 이것을 10mm 이하의 직경을 갖는 입자로 분쇄하여 회전 가마에 도입하였다. 회전 가마의 가장 높은 온도는 1,200℃로 설정하고 회전 가마의 경사 및 회전수는 출발 물질이 약 10분(잔류 시간) 내에 회전 가마의 하소 용도 영역 1,000 내지 1,200℃를 통과하도록 설정한다.

회전 가마로부터 방출된 기체중의 산소 농도는 2%이고 기체중의 이산화탄소 농도는 12%이다. 주로 30 내지 250mm의 크기를 가지며 200 내지 250mm의 큰 블록의 중심부를 갖는 것으로 이루어진 하소 블록이 약간 밝은 흑색으로 착색되었다. 블록은 한 쌍의 수 냉각형 밀링롤러로 즉시 분쇄하여 40mm의 크기를 갖는 입자를 형성하고, 수득한 입자는 전기로에 보내고, 그 안에서 15분간 잔류시키고, 용융물의 온도를 1,450℃ 이상으로 유지하면서 30분 내지 60분 잔류시키고, 그 후 용융물은 탭 호울을 통하여 방출시키고 이어서 물레로 섬유를 형성하여, 4㎛의 평균 섬유 직경을 갖는 고 강도 암석 섬유(본 발명)를 수득한다.

총 길이 6m를 갖는 회전 가마의 중심 부근의 내부 벽상에, 원형 증착물이 형성되지만; 이것은 도1에서 나타낸 바와 같이 회전 날개가 부착된 수 냉각형 스크랩퍼로 10 내지 50rpm으로 회전시킴으로서 스크랩된다. 전기로는 노의 상부로부터 경사로 삽입된 세 개의 몰리브데늄 전극을 가지며 전류가 전극 사이에 흘러 용융물을 가열한다. 전기로의 상부 대기는 보충 기체로 약 1,200㎛로 유지하면서 가열하고 몰리브데늄은 산화 및 소비되는 것으로부터 몰리브데늄을 방지하기 위하여 수 냉각 홀더에 의하여 보호된다.

[실시예 2]

출발물질로서 90중량부의 용광로 슬래그 및 10중량부의 실리카 모래를 사용하였다는 것만 제외하고 실시예 1과 동일한 방법을 반복하여 평균 섬유 직경 4㎛의 고 강도 암석 섬유(본 발명)을 수득한다.

[비교예 1]

회전 가마에 의하여 예비 하소를 수행하지 않는다는 것만 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법을 반복하여, 4㎛의 평균 섬유 직경을 갖는 비교용 암석 섬유를 수득한다. 또한, 전기로에서의 평균 잔류 시간을 2시간 또는 6시간으로 바꾸었다는 것만 제외하고 상기와 동일한 방법을 반복하여 추가의 비교용 암석 삼유를 수득한다.

[비교예 2]

예비 하소 조건을 가장 높은 하소 온도인 850㎛로 바꾸고 하소를 위한 잔류 시간을 30분으로 바꾸었다는 것만 제외하고 실시예 1에서와 동일한 방법을 반복하여 비교용 암석 섬유를 수득한다.

[시험예 1]

잔류시간을 15분으로 한 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 수득한 암석 섬유의 각각의 화학조성을 측정하여 수득한 결과를 표 1에 나타낸다.

주:

M. Fe: 철인화물 및 철황화물을 함유하는 금속 철 및 수치는 Fe로 환산한 것이다.

T. S: 총 황 함량 및 수치 값은 S로 환산한 것이다.

T. C: 총 탄소 함량 및 수치 값은 C로 환산한 것이다.

[시험예 2]

용융로에서 잔류 시간이 표 2에 나타낸 바와 같은 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 수득한 각 암석 섬유의 모노필라멘트의 인장 강도를 측정하여 그 결과를 표 2에 나타낸다.

모노필라멘트의 인장 강도의 측정은 JIS R 7601 (1986) 규정에 의하여 수행되며, 단 섬유 길이는 20mm이다.

[시험예 3]

각각의 실시예 1 및 2와 비교예 1 및 2에서 표 3에 나타낸 용융로 내에서의 잔류 시간에서 수득한 용융물을 냉각시키고, 불순물, 기포 및 투명도에 대하여 현미경으로 관측하여 수득한 결과를 표 2에 나타낸다.

실시예 1 및 2에서의 관측 결과는 실질적으로 동일하며 그러므로 표 3에 실시예로 나타낸다.

또한, 관측 결과는 실질적으로 동일하며, 그러므로 표 3에 비교예로 나타낸다.

[비교예 4]

실시예 1 및 2에서, 용융로에서 잔류 시간이 15분인 암석 섬유의 제조 방법중, 암석 섬유가 암석 섬유 100 중량부당 페놀 수지 2중량부의 비율로 페놀 수지와 함께 분무되고 수지는 건조 및 고형화되어, 100kg/㎣의 밀도 및 50mm의 두께를 갖는 암석섬유 단열재를 수득한다.

비교예 1 및 2에서, 용융로에서 잔류 시간이 30분인 암석 섬유의 제조 방법 중, 암석 섬유는 100 중량부의 암석 섬유당 페놀 수지 2중량부의 비율로 페놀 수지와 함께 분무되고, 수지는 건조 및 고형화되어, 100kg/㎣의 밀도 및 500mm의 두께를 갖는 암석섬유 단열재를 수득한다.

수득한 각각의 단열재의 유동 강도를 JIS A0504(1989)에 따라 측정하여 표 4에 나타낸 결과를 수득한다.

표 1에서 나타낸 바와 같이, 본 발명의 고 강도 암석 섬유는 금속 철 함량, 총 황 함량 및 총 탄소 함량이 통상의 암석 섬유(비교예 1)의 그것보다 1/8 내지 1/3만큼매우 작은 조성물이며 표 2에 나타낸 바와 같이 15분 내지 30분의 잔류 시간에서 200kg/㎟보다 큰 섬유 강도를 가지며, 상기 강도는 비교예 1의 것보다 1.7 내지 3.0배 더 크다. 본 발명의 고 강도 암석 섬유를 사용하여 제조된 단열재는 표 4에 나타낸 바와 같이 비교예 1에서 보다 2.5 내지 2.8배 더 높은 유동 강도를 가지며, 본 발명은 솜유리와 근접한 유연성, 압축 복원율 및 벌크 밀도를 갖는 암석 섬유의 제조를 가능하게 하였다.

본 발명의 고 강도 암석 섬유 제조 방법에 따라, 출발 물질의 하소와 같이 간단한 예비 처리가 단시간 제조에서 수득할 수 없었던 고 강도를 갖는 암석 섬유를 수득할 수 있게 한다. 통상의 방법에 의하여 상기 고 강도 암석 섬유를 제조하려고 한다면, 표 2에 나타낸 잔류 시간 및 인장 강도로부터 알 수 있는 바와 같이 경제적으로 실용적이 아닌 6시간의 잔류 시간이 필요하다. 본 발명의 제조 방법의 예비 하소 단계에서, 출발물질 중에 함유되어 있는 비 산화형 불순물은 산화되며 단시간에 사라지고 상기 하소 출발 물질로부터 수득한 용융물은 표 3에 나타낸 바와 같이 단시간 내에 균일하게 깨끗해질 수 있다.

Claims (17)

1분 이상 60분 이내 동안 1,000 내지 1,250℃의 하소 온도 영역에서 암석 섬유의 제조 공정에서 발생되는 산업 폐기물을 함유하는 출발 물질을 예비 하소하고, 수득한 블록을 즉시 분쇄하며, 수득한 입자를 전기로에 도입하여 용융시키고 수득한 용융물을 물레로 섬유화하여 수득되는 고 강도 암석 섬유.

제1항에 있어서, 암석 섬유는 금속 철 함량이 0.05중량 %이하, 총 황 함량이 0.10중량 %이하 및 총 탄소 함량이 0.10중량 %인 조성물을 가지며, 모노필라멘트의 평균 인장 강도가 100kg/㎟ 이상인 고 강도 암석 섬유.

제1항에 있어서, 예비 하소가 2 내지 10%의 산소 농도로 산화 기체내에서 수행되고 고 강도 암석 섬유.

제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, 출발물질은 불순물로서 금속철, 철 인화물, 철 황화물, 황 및 탄소를 함유하며 예비 하소가 회전 가마에서 수행되어 불순물을 산화하는 고 강도 암석 섬유.

제1항 또는 2항에 있어서, 분쇄가 한 쌍의 수냉각형 밀링롤에 의하여 수행되는 고 강도 암석 섬유.

제1항 또는 제2항에 있어서, 분쇄로 수득된 입자 형상의 하소 생성물의 치수가 40mm 이하인 고 강도 암석 섬유,

제1항 또는 2항에 있어서, 전기로가 몰리브데늄 전극을 가지며, 탄소형 내화물이 없는 산화물 형 내화물의 내식성 라이닝 및 수냉각 수단으로 구성된 고 강도 암석 섬유.

제1항 도는 2항에 있어서, 출발 물질이 숏, 암석 섬유 스크랩 또는 폐기물, 암석 섬유 가공 제품의 스크랩 또는 폐기물 또는 용광로 슬래그를 함유하는 고 강도 암석 섬유.

제4항에 있어서, 출발 물질이 숏, 암석 섬유 스크랩 또는 폐기물, 암석 섬유 가공 제품의 스크랩 또는 폐기물 또는 용광로 슬래그를 함유하는 고 가도 암석 섬유.

제1항 또는 2항에 따른 고 강도 암석 섬유를 사용한 단열재 또는 방음재.

산화 대기중, 1분 이상 60분 이내 동안, 1,000 내지 1,250℃의 하소 온도 영역에서, 암석 섬유의 제조 공정에서 발생되는 산업 폐기물을 함유하는 출발 물질을 예비 하소하고, 수득한 블록 형상 하소 생성물을 즉시 분쇄하며, 수득한 입자 형상 하소 생성물을 전기로에 도입하여 용융시키고 수득한 용융물을 물레로 섬유화하는 것을 특징으로 하는 고 강도 암석 섬유의 제조 방법.

제11항에 있어서, 출발 물질의 예비 하소가 2 내지 10%의 산소 농도로 산화 기체 내에서 수행되는 고 강도 암석 섬유의 제조 방법.

제11항에 있어서, 출발물질은 불순물로서 금속 철, 철 인화물, 철 황화물, 황 및 탄소를 함유하며 예비 하소가 회전 가마에서 수행되어 불순물을 산화하는 고 강도 암석 섬유의 제조 방법.

제11항에 있어서, 분쇄가 한 쌍의 수냉각형 밀링롤에 의하여 수행되는 고 강도 암석 섬유의 제조 방법.

제11항에 있어서, 입자 형상의 하소 생성물의 치수가 400mm 이하가 되도록 분쇄를 수행하는 고 강도 암석 섬유의 제조 방법.

제11항에 있어서, 전기로가 몰리브데늄 전극을 가지며, 탄소형 내화물이 없는 산화물 형 내화물의 내식성 라이닝 및 수냉각 수단으로 구성된 고 강도 암석 섬유의 제조 방법.

제11항 또는 13항에 있어서, 출발 물질이 숏, 암석 섬유 스크랩 및 폐기물, 암석 섬유 가공 제품의 스크랩 및 폐기물 및 용광로 슬래그를 함유하는 고 강도 암석 섬유의 제조 방법.