KR100198907B1 - 생리학적 매질 중에서 분해될수있는 광물섬유 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 생리학적 매질과 접촉하는 경우에 분해될 수 있는 광물섬유 조성물에 관한 것이다.
유리한 조성물은 하기에 정의한 중량% 의 하기 성분들을 함유한다:
이때, CaO + MgO + Fe2O3의 양은 25% 보다 크고, 산화물 Na2O와 K2O와 총비율은 7% 미만이다.

Description

생리학적 매질 중에서 분해가능한 광물섬유
본 발명은 광물섬유(mineral fiber)분야에 관한 것이며; 보다 상세하게 말하자면 본 발명의 대상은 생리학적 매질과 접촉하자마자 분해되는 광물 섬유 조성물이다.
건축물은 흔히, 필수적으로 암면(rock wool)과 같은 광물면(mineral wool)으로 이루어진 제품을 사용하여 열 및 소리로부터 절연시킨다. 종종, 절연시키고자 하는 건축물의 배열이 특이하기 때문에 담당자가 상기의 제품을 직접 절단하여 제 위치에 설비할 책임을 지게 된다. 이러한 작업에 의해 섬유는 파단되게 되고, 아마도 이들 중 약간은 대기중으로 분산하게 된다. 때때로 이러한 과정 중에 섬유가 우발적으로 흡입될 수도 있다.
흡입된 섬유의 유해성이 입증되지는 않았지만, 생리학적 매질 중에서 용이하게 용해될 수 있는 제품을 사용자에게 제공함으로써 사용자를 안심시킬 필요가 있다고 느껴진다.
본 발명의 목적은 생리학적 매질과 접촉하는 경우 신속하게 분해되는 광물섬유 조성물을 제공하는 것이다.
특히, 본 발명의 목적은 종래의 외부 원심분리법으로 수득할 수 있는 섬유를 제공하는 것이다.
상기 방법을 이용하여, 용광로 용재(slag) 또는 현무암(basalt)과 같은 원료를 용융시켜 수득한 유리(glass)로부터 섬유를 형성시킨다. 상기 방법 중 역시 자유 원심 분리법으로서도 공지된 몇몇 방법은: 원심분리 휠(wheel) 주변의 스트립상에 가는 용융 유리스트림을 쏟아붓고, 가는 유리 스트림의 방향에 대하여 수직을 이루는 샤프트(shaft) 둘레로 고속 회전시키는 단계를 포함한다. 원심력의 영향하에서, 유리의 일부는 섬유로 전환되고, 이때 나머지 유리를 추가의 휠로 이동시키면 여기에서도 동일한 현상이 발생하고; 이런 식으로 3개 또는 4개의 휠을 용융 유리의 경로를 따라 개입시킬 수 있다.
본 발명의 목적은 자유 원심분리법에 사용되는 공지된 유리 조성물을 개질시킴으로써 달성된다. 본 발명자들은 실리카, 알루미나 및 알칼리 토금속 산화물을 필수적으로 함유하는 유형의 조성물을 기본으로 하여 오산화인을 첨가함으로써 섬유 형태로 생리학적 매질에서 신속하게 분해되는 유리를 수득할 수 있음을 밝혀냈다.
또한, 본 발명에 따른 유리는 주요 특성으로 간주되는, 공지된 유리의 특성과도 유사한 특성을 나타낸다. 따라서, 본 발명에 따른 유리를 종래의 원심분리 휠을 사용하여 섬유로 전환시킬 수 있다.
본 발명 따른 광물섬유는 하기의 성분을 하기 범위의 중량비율로 포함하는 조성을 가지며, 이때 CaO + MgO + Fe2O3의 양은 25중량 % 초과이며, 산화물 Na2O와 k2O의 총 비율은 7중량% 미만이다:
본 발명에 따른 조성물에 함유된 철은 모두 산화제이철의 형태이다.
상기한 방법으로 정의 된 조성물을 순수한 성분들로부터 제조할 수 있지만, 일반적으로 유리화가능한(vitrifiable) 원료와 아마도, 본 발명의 영역에서는 불순물로서 여겨지는 산화티탄 및 산화망간과 같은 기타의 산화 부가물과의 혼합물을 용융시켜 수득한다. 이들 불순물의 총함량은 약 3중량% 이하이다.
외부 원심 분리법에 사용될수 있도록 하기 위해서는, 본 발명에 따른 조성물은 비교적 저온에서 충분한 점도를 갖는 것이 유리하다. 이는 산화물 SiO2와 Al2O3의 총량에 따라서 크게 좌우된다. 일반적으로, 본 발명의 영역 내에서 이들 산화물의 양은 약 50중량% 이상이다.
또한, 섬유의 제조는 유리 매스(mass)내에서 결정을 성장시킬수 있는 다소 중요한, 유리의 능력에 좌우된다. 실투화(devitrification)로서 공지 되어있는 상기한 현상은 결정 성장속도가 최대인 온도 및 결정 성장속도가 0(액상선)인 온도에 의해 특징지워진다.
대체로, 이러한 현상은 알칼리 토금속 산화물의 총량에 따라서 다소 증강된다. 본 발명의 영역내에서, 알칼리 토금속 산화물의 총량은 약 40중량% 미만이다.
본 발명의 섬유의 내열성이 충분해지기 위해서는, CaO + MgO + Fe203의 양이 약 25중량% 초과인 것이 바람직하다.
본 발명에 따른 조성물의 바람직한 범위는 하기의 중량비율에 의해 정해진다:
본 발명에 따른 조성물의 추가 범위는 하기의 중량비율에 의해 정의 된다:
비제한적인 몇몇 실시예로서 설명하는 본 발명의 이점은 하기 설명중에 나타난다.
생리학적 매질중에서의 분해도는 직경이 약 10㎛로 일정한 섬유에 대하여 측정한다.
이들 섬유를, 세포외 유체를 자극하며, 조성이 다음과 같은(g/l)용액 중에 액침시킨다:
상기 용액 중에서의 유리섬유의 분해도를 측정하기 위해 선택한 시험조건은 다음과 같다: 환형고리에 의해 격리된 2개의 다공성 디스크 사이에 유리 섬유 200㎎을 위치 시킨다. 직경이 4.3cm인 이들 두 디스크를 폴리카보네이트 필터로 덮는다. 이러한 조립체는 측정용 셀을 형성시키는데, 용액은 이 셀을 통해서 순환되고, 이 용액의 유속은 연동펌프가 조절한다. 이 유속은 40ml/일이고, 이때 시험 기간은 20일이다. 상기 셀과 어태킹(attacking)용액-함유 플라스크를 37℃에서 유지시킨다. 셀을 통과시킨 후, 어태킹 용액을 수집한 다음 분석한다.
용해된 실리카를 분석하여 그 양을 측량하고; 초기에 섬유중에 존재하는 실리카 중량에 대한, 용해된 실리카 중량을 백분율로 수득하며, 이것은 시험된 섬유의 생리학적 매질중에서의 분해능의 좋은 지표이다.
시험한 조성물 및 수득한 결과를 표 1 및 표 2에 기재한다.
표 1에는 본 발명에 따른 조성물 및 대조물로서 이용한 2개의 공지 조성물(1번 및 4번 유리)을 기재한다.
본 발명에 따른 조성물들 중에는 오산화인이 존대하기 때문에, 상기 조성물로부터 수득한 섬유의 어태킹 용액에 용해된 실리카 양은, 인을 거의 함유하지 않는 조성물로 이루어진 섬유와 비교하여 항상 증가한다.
표 2에는 상기와 같이 관찰하여 수득한 몇몇 시험 결과를 기재한다.
1번과 3번 유리를 비교하는 한편, 4번과 6번 유리를 비교한 결과, 알루미나가 감소되고 감소된 양이 실리카로 대체되는 효과에 의해, 시험한 섬유의 분해도가 상당히 증가하게 됨이 나타난다.
2번과 3번 유리간의 비교 및 5번과 6번 유리간의 비교결과, 분해도가 큰 유리에서는 실리카를 오산화인으로 대체함으로써, 시험한 섬유의 분해도가 상당히 증가하게 됨이 나타난다.
4번 및 7번 유리에 의해 나타난 바와같이, 알루미나 함량이 많은 유리에서는 섬유의 분해도에 대한 오산화인의 영향이 매우 상당히 크다.
에를 들면, 인산이나 나트륨 또는 인산칼슘 형태의 인을 유리화가능한 혼합물에 첨가한다. 유리화가능한 혼합물에 첨가한 인산염 양이 비교적 많은 경우, 인산염은 때때로 용융되기 어려울 수도 있다. 이러한 이유 때문에, 조성물중의 오산화인의 양은 약 10중량%이하이다.
점도와 실투성이 둘다 외부 원심분리법에 의한 섬유-연신 공정에 접합하고, 섬유 상태에서는, 생리학적 매질중에서의 분해속도가 빠른 본 발명에 따른 조성물은 알칼리성 산화물을 약7중량%미만으로 함유한다.
표1에 기재한 본 발명에 따른 광물섬유는 모두 약 700℃의 온도에서 내성을 나타낸다. 이들 섬유의 샘플 블록(100kg/㎥)을 오븐에서 30분 동안 가열하면, 샘플이 700℃에서 10%이하로 처짐(sassing)을 나타냄이 밝혀졌다.
본 발명에 따른 유리를 특허, 예를 들면, US-A 제2 633 051호, EP-A 제0 167 508호 또는 Fr-A 제2 609 708호에 기술되어 있는 장치와 같은 공지된 외부 원심분리장치를 사용하여 전환시킬 수 있다.
이렇게 하여 수득한 섬유는 섬유는 다수의 용도에 적합한 섬유제품을 탁월한 품질로 수득할 수 있도록 한다. 따라서, 예를 들면, 본 발명에 따른 섬유는 중합체 결합체를 사용하여 강화된 기하학적인 윤곽이 뚜렷한 판넬형태, 또는 단열 파이프용 관상 제품형태로 사용하는 것이 유리하다. 본 발명에 따른 섬유는 또한, 판지 또는 금속 그릴상에서 봉제한 매트형태, 스트립형태, 또는 충전에 의한 벌크 형태로 사용할 수도 있다.

Claims (10)

  1. 총 중량의 약3% 이하의 양으로 존재하는 불순물 이외에, 하기 성분들을 하기 중량비율로 함유함을 특징으로 하는 생리학적 매질의 존재하에서 분해 될수 있는 광물 섬유(MINERAL FIBER).
    SiO237내지 58중량%,
    Al2O33내지 14중량%,
    CaO 7내지 40 중량%,
    MgO 4내지 16중량%,
    P2O50.3내지 10중량%,
    Fe2O30 내지 15중량%(철은 모두 이러한 형태) 및
    Na2O + K20 7중량% 미만.
  2. 제1항에 있어서, Si02+ Al2O3의 함량이 약 50중량%를 초과함을 특징으로 하는 광물섬유.
  3. 제1 또는 제2항에 있어서, CaO + MgO의 함량이 약 중량% 미만임을 특징으로 하는 광물 섬유.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    SiO245내지 57중량%,
    Al2O33내지 6중량%,
    CaO 20내지 30중량%,
    MgO 6내지 16중량%,
    Fe2O30.1내지 4중량%,
    P2O51 내지 7중량% 및
    Na2O + K20 0.1 내지 5중량%를 함유함을 특징으로 하는 광물섬유.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    SiO239내지 50중량%,
    Al2O37내지 13중량%,
    CaO 20내지 30중량%,
    MgO 6내지 16중량%,
    Fe2O30 내지 4중량%
    P2O53 내지 9중량%,
    Na2O + K20 0.1 내지 5중량%를 함유함을 특징으로 하는 광물섬유.
  6. 제1항 또는 제2항에 있어서,CaO + MgO + Fe203의 함량이 25중량%를 초과함을 특징으로 하는 광물섬유.
  7. 제1항 또는 제2항에 있어서, SiO2의 함량이 45 내지 58중량%임을 특징으로 하는 광물섬유.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서, Al2O3의 함량이 3 내지 11.5중량%임을 특징으로 하는 광물섬유.
  9. 제3항 또는 제4항에 있어서, P2O5의 함량이 0.3내지 7중량%임을 특징으로 하는 광물섬유.
  10. 일부 또는 전체가, 제1항에서 정의한 바와 같은 화학적 조성을 가짐을 특징으로 하는 광물 섬유로 이루어진, 단열용, 방음용, 또는 단열 및 방음용 제품.
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