KR102428223B1

KR102428223B1 - 미네랄울 뱃지 조성물 및 이로부터 제조된 미네랄울

Info

Publication number: KR102428223B1
Application number: KR1020200076585A
Authority: KR
Inventors: 이충광; 이재욱; 김진열; 염동국; 강혜진; 박유빈; 허정운
Original assignee: 주식회사 케이씨씨
Priority date: 2020-06-23
Filing date: 2020-06-23
Publication date: 2022-08-03
Also published as: KR20210158156A

Abstract

본 발명은 100중량부의 철슬라그 및 10 내지 350 중량부의 폐내화갑을 포함하는, 미네랄울 뱃지 조성물에 관한 것이다.

Description

미네랄울 뱃지 조성물 및 이로부터 제조된 미네랄울{BATCH COMPOSITION FOR MINERAL WOOL AND MINERAL WOOL MANUFACTURED THEREFROM}

본 발명은 산업 부산물인 폐내화갑을 포함하는 미네랄울 뱃지 조성물 및 이로부터 제조된 생분해성 및 친환경성 미네랄울에 관한 것이다.

미네랄울(mineral wool)은 암석(stone material)과 전기 용융기반 열에너지를 이용하여 생산하는 것이 일반적이다. 이때, 원료로는 통상적으로 열저항성이 우수한 SiO₂, Al₂O₃ 등의 무기 산화물 기반 암석을 사용한다. 그러나 암석 채취과정에서 발생되는 파쇄 공정은 자연을 훼손하고 미세먼지와 같은 공기오염을 유발한다. 이로 인해, 미네랄울 생산시 암석 원료 사용율이 높을수록 친환경성 및 경제성은 감소하게 된다. 이에 대한 대안으로 1990년 후반, 산업 부산물인 슬라그를 재활용하여 미네랄울의 원료로 사용하는 방법이 제안되었다. 또한, 미네랄울 생산시 산업 부산물의 사용율이 증가될 경우, 산업 부산물의 폐기 비용 절감에 따른 경제적 이익과 더불어 자연환경을 보존하는 효과가 있다.

이와 관련하여, 한국 등록특허 제1,382,377호(특허문헌 1)에는 섬유 몸체는 강의 제조 공정 중 발생된 슬라그와 폐 내화물을 배합하여 제조되며, 상기 섬유 몸체는 40 내지 50 중량%의 이산화규소(SiO₂), 7 내지 15 중량%의 철 산화물(Fe₂O₃), 7 내지 15 중량%의 산화알루미늄(Al₂O₃), 7 내지 15 중량%의 칼슘 산화물(CaO) 및 7 내지 15 중량%의 마그네슘 산화물(MgO)을 함유하는 섬유가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1은 산화알루미늄의 함량이 낮아 섬유의 내열성이 부족한 문제가 있었다.

한편, 미네랄울은 내열성이 우수하여 산업용, 플랜트용 및 선박용 등 다양한 산업 분야에 적용되고 있으며, 특히, 섬유상인 미네랄울은 미세 기공이 많아 흡음성이 우수하여 건축용 실내 천장재로 널리 이용되고 있다. 이처럼 다양한 분야에 적용되는 미네랄울은 시공 편의성 및 인체 무해성을 향상시키기 위해, 인체 흡입시 체내 용해되는 생분해성을 갖는 화학조성을 가져야 한다. 또한, 상술한 바와 같은 암석 대체 산업 부산물 사용시 용융로에 따른 원료의 형태 및 조성 적합성에 대한 연구가 필요하다. 즉, 유해가스를 발생시키는 부산물의 사용이 최소화되고 생분해성을 갖는 미네랄울 조성물의 화학 조성에 대한 연구가 필요하다.

예를 들어, 제강공정에서 나오는 부산물인 철슬라그는 미네랄울 제조 원료로 사용될 수 있다. 그러나, 철슬라그는 가격경쟁력이 있는 반면, 원료 내 함유된 황 혼합물이 타 원료 대비 많아 고온 용융공정에서 이산화황, 삼산화황 등의 황을 포함하는 가스가 발생한다. 이로 인해, 철슬라그 함량이 높은 조성물로 미네랄울을 생산할 경우, 많은 칼슘 산화물로 인한 용융물의 온도 상승 및 유해가스 발생량 증가로 인해 공정 설비 내구성 감소 및 작업자 건강 악화 등의 문제가 발생할 수 있다.

또한, 알루미늄 슬라그의 경우, 슬라그 내 알루미늄-나이트라이드 성분이 물과 접촉시 암모니아 반응을 한다. 따라서, 알루미늄 슬라그를 미네랄울의 원료로 사용할 경우, 악취 발생에 따른 환기 시설이 요구되고 유럽 내 일부 국가에서는 위험 물질로 분류되어 원료 수급에 어려움이 있다.

따라서, 산업 부산물을 이용하여 경제성이 높고 암석 사용을 최소화하여 친환경적이며 제조된 섬유가 인체 흡입시 체내 용해되는 생분해성을 갖는 미네랄울 뱃지 조성물 및 이로부터 제조된 미네랄울에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.

한국 등록특허 제1,382,377호 (공개일: 2014.2.21.)

이에, 본 발명은 산업 부산물인 폐내화갑을 이용하여 경제성이 높고 암석 사용을 최소화하여 친환경적인 미네랄울 뱃지 조성물 및 상기 미네랄울 뱃지 조성물로부터 제조되며 생분해성이 우수한 미네랄울을 제공하고자 한다.

본 발명은 100중량부의 철슬라그 및 10 내지 350 중량부의 폐내화갑을 포함하는, 미네랄울 뱃지 조성물을 제공한다.

또한, 본 발명은 상기 미네랄울 뱃지 조성물로부터 제조되고,

35 내지 45 중량부의 SiO₂, 15 내지 25 중량부의 Al₂O₃, 0.5 내지 10 중량부의 산화철, 15 내지 40 중량부의 알칼리 토금속 산화물, 및 0.3 내지 5 중량부의 알칼리 금속 산화물을 포함하는, 미네랄울을 제공한다.

본 발명에 따른 미네랄울 뱃지 조성물은 산업 부산물인 폐내화갑을 이용하여 경제성이 높고 암석 사용을 최소화하여 친환경적이다. 또한, 상기 미네랄울 뱃지 조성물로부터 제조된 미네랄울은 인체 흡입시 체내 용해되는 생분해성이 우수하다.

이하 본 발명을 상세히 설명한다.

미네랄울 뱃지 조성물

본 발명에 따른 미네랄울 뱃지 조성물은 철슬라그 및 폐내화갑을 포함한다.

철슬라그

철슬라그는 철광석에서 철을 분리해 내고 남은 부산물로, 제강공정에서 나오는 부산물을 의미한다. 상기 철슬라그는 통상적으로 황 화합물을 포함하는바, 이를 이용하여 미네랄울을 제조할 경우, 이산화황, 삼산화황 등의 황을 포함하는 가스가 발생하는 단점이 있으므로, 탈황 처리된 철슬라그일 수 있다.

상기 철슬라그는 예를 들어, CaO, SiO₂ 및 Al₂O₃을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 철슬라그는 30 내지 80 중량부의 CaO, 5 내지 50 중량부의 SiO₂ 및 1 내지 40 중량부의 Al₂O₃를 포함할 수 있다.

폐내화갑

폐내화갑은 열처리용 도구재로 사용 후 폐기물로 버려지는 내화갑을 의미한다.

예를 들어, 상기 폐내화갑은 이차전지의 전극 활물질 제조용 내화갑의 폐기물, 세라믹스 제품 고온 열처리용 내화갑의 폐기물, 고순도 알루미나 분말 열처리용 내화갑의 폐기물, 페라이트 소성용 내화갑의 폐기물, 적층 세라믹 콘덴서(MLCC) 분말 및 부품 열처리용 내화갑의 폐기물 중에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로 상기 폐내화갑은 이차전지의 전극 활물질 제조용 내화갑의 폐기물일 수 있다.

상기 폐내화갑은 25 내지 40 중량부의 SiO₂, 50 내지 60 중량부의 Al₂O₃, 및 5 내지 15 중량부의 MgO를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 폐내화갑은 25 내지 40 중량부의 SiO₂, 50 내지 60 중량부의 Al₂O₃, 5 내지 15 중량부의 MgO, 1중량부 이하의 Fe₂O₃, 1중량부 이하의 CaO, 1중량부 이하의 Na₂O 및 1중량부 이하의 K₂O를 포함할 수 있다.

또한, 상기 폐내화갑은 100중량부의 철슬라그에 대하여 10 내지 350 중량부, 또는 10 내지 340 중량부의 함량으로 미네랄울 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 폐내화갑의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 미네랄울 뱃지 조성물 중 산업 부산물의 비율이 낮아 경제성 및 친환경성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 미네랄울의 생분해성이 부족한 문제가 발생할 수 있다.

상기 미네랄울 뱃지 조성물은 경소백운석, 회장석, 파유리 및 동슬라그로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함할 수 있다.

경소백운석

경소백운석은 백운석을 소성하여 얻어진 것으로서, 예를 들어, CaO 및 MgO를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경소백운석은 20 내지 80 중량부의 CaO 및 20 내지 80 중량부의 MgO를 포함할 수 있다.

상기 경소백운석은 100중량부의 철슬라그에 대하여 15 내지 350 중량부, 또는 20 내지 320 중량부의 함량으로 미네랄울 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 경소백운석의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 제조된 미네랄울의 용융성 및 내열성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

회장석

회장석은 화학 조성을 CaAl₂Si₂O₈로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 회장석은 Al₂O₃, SiO₂ 및 CaO를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 회장석은 20 내지 30 중량부의 Al₂O₃, 40 내지 60 중량부의 SiO₂ 및 10 내지 30 중량부의 CaO를 포함할 수 있다.

상기 회장석은 100중량부의 철슬라그에 대하여 70 내지 220 중량부, 또는 80 내지 200 중량부의 함량으로 미네랄울 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 회장석의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 제조된 미네랄울의 내열성 및 인장강도가 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

파유리

파유리(cullet)는 파쇄된 유리를 의미하며, 예를 들어, SiO₂, CaO, MgO 및 Na₂O를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 파유리는 60 내지 80 중량부의 SiO₂, 5 내지 15 중량부의 CaO, 1 내지 5 중량부의 MgO 및 10 내지 15 중량부의 Na₂O을 포함할 수 있다.

상기 파유리는 입도가 30mm 이하, 또는 5 내지 30 mm일 수 있다. 상기 파유리의 입도가 상기 범위 내일 경우, 용융성이 우수한 효과가 있다.

또한, 상기 파유리는 100중량부의 철슬라그에 대하여 10 내지 250 중량부, 또는 15 내지 220 중량부의 함량으로 미네랄울 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 파유리의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 조성물의 용융성 증가 대비 제조된 미네랄울의 내열성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 또한, 상기 파유리의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 미네랄울 뱃지 조성물 중 산업 부산물의 비율이 낮아 경제성 및 친환경성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 제조된 미네랄울의 내열성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다.

동슬라그

동슬라그는 동(구리)의 제련 과정에서 발생하는 부산물을 의미하며, 통상적으로 구리 화합물을 포함한다.

상기 동슬라그는 예를 들어, Fe₂O₃, SiO₂를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 동슬라그는 60 내지 80 중량부의 Fe₂O₃, 및 20 내지 40 중량부의 SiO₂를 포함할 수 있다.

또한, 상기 동슬라그는 100중량부의 철슬라그에 대하여 10 내지 200 중량부, 또는 20 내지 170 중량부의 함량으로 미네랄울 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 동슬라그의 함량이 상기 범위 미만인 경우, 내열성 및 친환경성이 저하되는 문제가 있고, 상기 범위 초과인 경우, 미네랄울 섬유의 표면이 거칠게 되어 작업시 분진이 발생하는 문제가 발생할 수 있다.

본 발명에 따른 미네랄울 뱃지 조성물은 산업 부산물인 철슬라그, 폐내화갑 및 파유리 등을 포함하여 경제성이 높고 암석 사용을 최소화하여 친환경적이다.

미네랄울

본 발명에 따른 미네랄울은 상술한 바와 같은 미네랄울 뱃지 조성물로부터 제조된다. 상기 미네랄울은 인체 흡입시 체내 용해되는 생분해성이 우수하다. 이때, 상기 미네랄울은 35 내지 46 중량부의 SiO₂, 15 내지 25 중량부의 Al₂O₃, 0.5 내지 10 중량부의 산화철, 15 내지 40 중량부의 알칼리 토금속 산화물, 및 0.3 내지 5 중량부의 알칼리 금속 산화물을 포함할 수 있다.

SiO ₂

SiO₂는 망목 형성 산화물(network former oxide)로 미네랄울의 기본적인 골격을 형성하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 SiO₂는 38 내지 43 중량부의 함량으로 미네랄울에 포함될 수 있다. SiO₂의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 미네랄울의 섬유경이 너무 커지는 문제가 방지되고, 열저항성이 향상되는 효과가 있다.

Al ₂ O ₃

Al₂O₃는 이를 포함하는 미네랄울의 생분해성, 열적 특성 및 탄력을 향상시키는 역할을 하는 중간 산화물(intermediate oxide)이다. 또한, Al³⁺의 배위수에 따라 일부가 SiO₂의 역할을 대체할 수도 있고, 수식 산화물(modifier oxide)의 역할을 하기도 하는데, 이는 그 외의 수식 산화물의 함량에 따라 달라질 수 있다.

구체적으로, 상기 Al₂O₃는 16 내지 23 중량부의 함량으로 미네랄울에 포함될 수 있다. Al₂O₃의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 미네랄울의 탄력 및 열적 특성이 향상되는 효과가 있다.

산화철

산화철은 이를 포함하는 미네랄울의 내열성을 향상시키는 역할을 한다. 이때, 상기 산화철은 FeO 및 Fe₂O₃로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 산화철은 Fe₂O₃을 포함할 수 있다.

상기 산화철의 함량이 높아질 경우, 제조된 미네랄울의 내열성이 향상되고 용융성이 저하되며 거칠기가 거칠어지므로, 적절한 함량으로 조절하는 것이 필요하다. 구체적으로, 상기 산화철은 3 내지 10 중량부의 함량으로 미네랄울에 포함될 수 있다. 산화철의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 미네랄울의 내열성이 향상되는 효과가 있다.

알칼리 토금속 산화물

알칼리 토금속 산화물은 수식 산화물(modifier oxide)로서 융제 역할을 하며, 이를 포함하는 미네랄울의 취성과 같은 내구성, 및 탄성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 알칼리 토금속 산화물은 CaO 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 알칼리 토금속 산화물은 CaO 및 MgO를 포함할 수 있다.

또한, 상기 알칼리 토금속 산화물은 20 내지 40 중량부의 함량으로 미네랄울에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 미네랄울은 10 내지 35 중량부 또는 20 내지 30 중량부의 CaO, 및 1 내지 10 중량부 또는 3 내지 10 중량부의 MgO를 포함할 수 있다. 알칼리 토금속 산화물의 함량이 상기 범위 내일 경우, 인체 내에서 미네랄울이 생분해되는 효과가 있다. 또한, CaO의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 미네랄울의 취성이 과도하게 향상되어 탄력이 저하되는 문제, 내열성이 저하되는 문제 및 용융 점도가 부족한 문제를 방지할 수 있다. 또한, MgO의 함량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 미네랄울의 탄력이 증대되어 섬유 복원력이 우수하고, 용융 점도가 부족한 문제를 방지할 수 있다.

알칼리 금속 산화물

알칼리 금속 산화물은 수식 산화물로서, 미네랄울의 비가교 산소를 생성시켜 용융시 용융이 원활하게 이루어지도록 하고, 미네랄울의 생분해성을 향상시키는 역할을 한다.

상기 알칼리 금속 산화물은 Na₂O 및 K₂O로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 알칼리 금속 산화물은 Na₂O 및 K₂O을 포함할 수 있다.

또한, 상기 알칼리 금속 산화물은 함량이 증가할수록 제조된 미네랄울의 용융성이 향상되나, 상기 미네랄울의 생분해성 기반 복원력을 고려하여 적절히 조절하는 것이 필요하다. 구체적으로, 상기 알칼리 금속 산화물은 1 내지 4 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 알칼리 금속 산화물의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 미네랄울의 제조시 용융이 어려워져 용융에너지가 많이 소모될 뿐만 아니라 용융 점도가 높아져서 제조된 미네랄울의 유연성이 떨어지고 미섬유화 입자의 발생 가능성이 높아지게 되는 문제, 및 제조된 섬유의 내수성 및 고온안정성이 부족한 문제를 방지할 수 있다.

한편, 상기 미네랄울은 포함하는 원료에 따라 TiO₂, SO₂, P₂O₅ 등과 같은 성분들을 불순물로서 포함할 수 있으며, 상기 불순물은 미네랄울 100 중량부에 대하여 3중량부 이하, 또는 1중량부 이하의 함량으로 유지하여 제조된 미네랄울의 물성에 영향을 미치지 않아 바람직하다.

상기 미네랄울은 인공체액에 대한 용해속도상수가 300 ng/㎠·hr 이상으로 생분해성이 우수하다.

이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

참고예. 폐내화갑의 조성

실시예 및 비교예에서 사용한 폐내화갑은 전자부품 소성용 내화물 제작 업체인 ㈜와이제이씨에서 입수하여 사용하였으며, 그의 조성을 X선 형광 분석 방법으로 측정하였다. 측정된 폐내화갑의 조성은 하기 표 1에 나타냈다.

(중량부)	SiO₂	Al₂O₃	Fe₂O₃	CaO	MgO	Na₂O	K₂O
폐내화갑	31.0	58.0	0.5	0.5	9.4	0.4	0.2

실시예 1 내지 5 및 비교예 1 내지 3. 미네랄울의 제조

삼상 흑연 전극봉을 구비한 전기로를 이용하여 전기 통전 방식의 용융공법으로 하기 표 2 및 3의 조성을 갖도록 성분들을 혼합하여 미네랄울 뱃지 조성물을 제조하였다. 이후 상기 미네랄울 뱃지 조성물을 기존의 미네랄울 제조용 스피닝 공정(용융물을 원심회전하는 디스크 형태의 스피너 표면에 떨어뜨려 섬유를 인장시키고, 동시에 후면에서 고압의 에어를 분사하여 섬유를 섬유화시키는 방식)에 도입하여 미네랄울을 제조하였다. 이때, 미네랄울 뱃지 조성물과 미네랄울의 조성을 표 2 및 3에 나타내었다.

이때, 암석은 평균 입경 15 mm의 회장석 및 평균 입경 15 mm의 경소백운석을 사용하고, 파유리(입수처: 서울유리산업)는 평균 입경 30 mm의 파유리를 사용하고, 철슬라그는 현대제철㈜에서 입수하였으며, 동슬라그는 LS니꼬동제련㈜에서 입수하였다.

분류		원료명	실시예 1	실시예 2	실시예 3	실시예 4	실시예 5
투입 원료 (중량부)	암석	회장석	83	120	128	200	367
	암석	경소백운석	20	48	83	180	317
	산업 부산물	철슬라그	100	100	100	100	100
		폐내화갑	10	48	94	200	333
		동슬라그	23	40	56	100	167
		파유리	15	44	100	220	383
화학조성
(중량부)		SiO₂	39.5	38.9	38.9	38.7	39.1
		Al₂O₃	18.0	19.9	19.7	19.7	19.8
		Fe₂O₃	7.2	7.6	7.4	7.3	7.3
		CaO	26.4	22.3	20.5	18.9	18.1
		MgO	6.0	7.6	9.0	10.3	10.5
		Na₂O	2.2	2.9	3.6	4.1	4.3
		K₂O	0.4	0.4	0.4	0.5	0.5
		불순물 (TiO₂+SO₂+P₂O₅)	0.3	0.4	0.5	0.5	0.4
		총량	100	100	100	100	100

분류		원료명	비교예 1	비교예 2	비교예 3
투입 원료 (중량부)	암석	회장석	360	115	27
	암석	경소백운석	113	20	136
	산업 부산물	철슬라그	100	100	100
		폐내화갑	-	3	373
		동슬라그	67	13	64
		파유리	27	-	209
화학 조성
(중량부)		SiO₂	39.6	40.2	36.2
		Al₂O₃	18.4	19.8	27.1
		Fe₂O₃	7.6	4.6	5.3
		CaO	23.0	27.4	15.7
		MgO	7.7	5.5	11.2
		Na₂O	2.8	1.9	3.6
		K₂O	0.5	0.4	0.4
		불순물(TiO₂+SO₂+P₂O₅)	0.4	0.2	0.5
		총량	100	100	100

시험예.

1-1: 용해속도상수(K _dis )

실시예 및 비교예의 미네랄울의 생분해성을 평가하기 위해 아래와 같은 방법으로 인공체액에 대한 용해도를 구하였다.

구체적으로, 미네랄울(섬유)의 체내 생분해성은 인공체액에 대한 섬유의 용해도를 기준으로 평가하는데, 상기 용해도를 기준으로 한 체내 잔류시간을 비교한 후 다음 하기 수학식 1을 이용하여 용해속도상수(K_dis)를 계산하였다.

상기 수학식 1에서, d₀는 초기 평균 섬유경(㎛)이고, ρ는 섬유의 초기 밀도(g/㎤)이며, M₀는 초기 섬유 질량(㎎)이고, M은 용해되고 남은 섬유의 질량(㎎)이며, t는 실험 시간(hr)이다.

이때, 용해속도는 실시예 및 비교예의 미네랄울을 플라스틱 필터 지지대로 고정된 0.2㎛ 폴리카보네이트 멤브레인 필터(polycarbonate membrane filter) 사이의 얇은 층 사이에 놓고 이 필터 사이로 인공체액을 여과시켜 용해속도를 측정하였다. 실험이 진행되는 동안 계속하여 인공체액의 온도를 37℃, 유량을 135 mL/일로 조절하고, 염산(HCl, 35.0~37.0%)을 이용하여 pH를 4.5로 유지시켰다.

장시간 동안 일어나는 섬유의 용해도를 정확히 측정하기 위하여 섬유를 21일간 침출(leaching)시키면서, 특정 간격(1일, 4일, 7일, 11일, 14일, 또는 21일)으로 여과된 인공체액을 유도 결합 플라즈마 분석법(ICP, Inductively Coupled Plasma Spectrometer)을 이용해서 용해된 이온들을 분석한 후 이 결과를 이용해서 상기 수학식으로 용해속도 상수(K_dis)를 계산하였으며, 그 결과를 표 5에 나타내었다.

또한, 섬유의 용해속도를 측정하기 위해 사용한 인공체액 1L에 들어 있는 성분의 함량(g)은 표 4에 나타냈으며, 그 결과를 표 5에 나타냈다.

인공체액의 성분	함량(g/L)
NaCl	7.120
MgCl₂·6H₂O	0.212
CaCl₂·2H₂O	0.029
Na₂SO₄	0.079
Na₂HPO₄	0.148
NaHCO₃	1.950
Na₂Tartrate·2H₂O	0.180
Na₃Citrate·2H₂O	0.152
90% Lactic Acid	0.156
C₂H₃NO₂ Glycine	0.118
Na-Pyruvate	0.172
HCl (pH 조정용)	0.750

1-2: 산업부산물의 함량

실시예 및 비교예의 미네랄울 조성물 총 중량을 기준으로 산업부산물의 함량을 계산하였다.

	용해속도상수(K_dis)(ng/㎠·hr)	산업부산물의 함량(중량%)
실시예 1	327	59.0
실시예 2	336	58.0
실시예 3	341	62.4
실시예 4	357	62.0
실시예 5	355	59.0
비교예 1	305	29.1
비교예 2	301	46.2
비교예 3	281	82.1

표 5에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 5의 미네랄울은 인공체액에 대한 용해속도상수가 300 ng/㎠ㆍhr 이상으로 생분해성이 우수한 효과가 있었다.

반면, 폐내화갑을 미포함하는 비교예 1 및 소량의 폐내화갑을 포함하는 비교예 2는 산업부산물의 함량이 부족하여 경제성이 부족하고, 환경표지 인증기준 EL243 (보온ㆍ단열재)의 폐재 사용률 50 질량% 이상의 기준을 만족하지 못했다. 또한, 과량의 폐내화갑을 포함하는 비교예 3은 용해속도상수가 낮아 생분해성이 부족했다.

Claims

100중량부의 철슬라그 및 10 내지 350 중량부의 폐내화갑을 포함하고,
상기 폐내화갑은 25 내지 40 중량부의 SiO₂, 50 내지 60 중량부의 Al₂O₃, 5 내지 15 중량부의 MgO, 1 중량부 이하의 Fe₂O₃, 1 중량부 이하의 CaO, 1 중량부 이하의 Na₂O 및 1 중량부 이하의 K₂O를 포함하는, 미네랄울 뱃지 조성물.

청구항 1에 있어서,
상기 폐내화갑은 이차전지의 전극 활물질 제조용 내화갑의 폐기물, 세라믹스 제품 고온 열처리용 내화갑의 폐기물, 고순도 알루미나 분말 열처리용 내화갑의 폐기물, 페라이트 소성용 내화갑의 폐기물, 적층 세라믹 콘덴서(MLCC) 분말 및 부품 열처리용 내화갑의 폐기물 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는, 미네랄울 뱃지 조성물.

삭제

청구항 1에 있어서,
상기 철슬라그는 30 내지 80 중량부의 CaO, 5 내지 50 중량부의 SiO₂ 및 1 내지 40 중량부의 Al₂O₃를 포함하는, 미네랄울 뱃지 조성물.

청구항 1에 있어서,
경소백운석, 회장석, 파유리 및 동슬라그로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 추가로 포함하는, 미네랄울 뱃지 조성물.

청구항 1, 청구항 2, 청구항 4 및 청구항 5 중 어느 한 항의 미네랄울 뱃지 조성물로부터 제조되고,
35 내지 46 중량부의 SiO₂, 15 내지 25 중량부의 Al₂O₃, 0.5 내지 10 중량부의 산화철, 15 내지 40 중량부의 알칼리 토금속 산화물, 및 0.3 내지 5 중량부의 알칼리 금속 산화물을 포함하는, 미네랄울.