KR102502887B1 - 글래스 울 및 이를 사용한 진공 단열재 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 단열재에 필요한 물성을 갖고 공업적으로 생산될 수 있고 흡습성을 낮출 수 있고 신규 배합 조성을 갖는 글래스 울; 및 상기 글래스 울을 사용하여 제조된 진공 단열재를 제공한다. 본 발명은 하기 유리 조성을 갖는 글래스 울에 관한 것이다: SiO2: 60.0 질량% 이상 65.0 질량% 이하, Al2O3: 0.5 질량% 이상 2.0 질량% 이하, Na2O 및 K2O: 13.0 질량% 이상 17.0 질량% 이하, MgO 및 CaO: 8.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하, B2O3: 5.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하, 및 기타: 잔부.

Description

글래스 울 및 이를 사용한 진공 단열재
본 발명은 글래스 울 및 이를 사용한 진공 단열재에 관한 것이다. 보다 특히, 본 발명은 흡습성이 낮은 글래스 울 및 이를 사용한 진공 단열재에 관한 것이다.
글래스 울은, 경량성, 단열성, 차음성 또는 흡음성 등의 특성을 갖기 때문에, 보온, 보냉, 단열 또는 차음 등을 목적으로 하여, 많은 분야에서 단열재, 차음재 및/또는 흡음재로서 널리 사용되고 있다. 또한, 글래스 울 코어재를 외피로 밀봉하고, 내부를 감압함으로써 얻어지는 진공 단열재가 알려져 있다.
글래스 울의 유리 조성은 종래부터 다양하게 연구되어 왔지만, 일반적으로는 "C-유리(C-glass)"라고 칭하는, 알칼리 금속의 함유량이 높은 유리 조성이 사용된다.
단, 글래스 울은 "파유리(cullet)"라고 불리는 파쇄된 폐유리를 원료로서 사용하여 제조되기 때문에, 글래스 울의 유리 조성은 원료로서 사용되는 파유리의 종류 및 양에 의해 크게 영향을 받는다. 공업적 규모로 사용될 수 있는 파유리의 종류에는 제한이 있기 때문에, 글래스 울의 유리 조성으로서 사용될 수 있는 유리 조성은 일정 범위로 한정된다.
또한, 글래스 울에서는 단열재의 물성으로서의 필요성 및 제조 상의 필요성에 기초하여 화학 내구성, 열 전도성, 기계적 강도, 유리 용융 온도, 점도 또는 액상 온도 등의 인자를 고려할 필요도 있기 때문에, 이들을 조화시키기 위해, 유리 조성의 각 구성 성분의 함유량 선택이 크게 한정된다.
예를 들어, 특허문헌 1 및 2는 단열재의 물성으로서의 필요성 및 제조 상의 필요성을 충족시키는 글래스 울의 유리 조성을 개시하고 있다.
일본 특허 공개 제2005-344871호 공보 일본 특허 공개 제2008-286263호 공보
글래스 울 단열재는 수분의 존재로 인해 단열성이 악화되는 것으로 알려져 있으며, 통기 등을 제공함으로써 수분이 누출되도록 하는 대책이 실시된다. 또한, 진공 단열재에서는, 외피의 단부로부터 침입하는 수분의 영향으로 인해 단열성이 악화되는 것으로도 알려져 있으며, 이러한 수분을 흡착하기 위해 내부에 건조제를 봉입하는 것이 일반적이다.
글래스 울은 수분의 영향으로 인해 단열성의 저하를 나타내지만, 글래스 울 자체의 흡습성은 사실상 무시되어 왔다. 글래스 울 자체의 흡습성을 고려한 경우에도, 흡착 표면적에 직접적인 영향을 미치는 글래스 울의 필라멘트 직경 및/또는 결합제의 종류에만 집중해 왔다.
그러나, 본 발명자들은, 글래스 울 제조 시의 물성의 변동을 검토하던 도중에, 글래스 울의 유리 조성이 그의 필라멘트 직경 등의 인자보다도 흡습성에 큰 영향을 미칠 수 있는 것을 발견했다.
따라서, 본 발명의 목적은, 단열재로서 사용하기 위해 필요한 물성을 갖고 공업적으로 생산될 수 있고 흡습성을 낮출 수 있는 글래스 울, 및 이를 사용한 진공 단열재를 제공하는 것이다.
본 발명자들은, 예의 검토한 바, 하기 제시된 수단에 의해 상기 언급된 과제를 해결할 수 있는 것을 발견했다. 즉, 본 발명은 하기 제시된 바와 같다.
<양태 1>
하기 유리 조성을 갖는 글래스 울:
SiO2: 60.0 질량% 이상 65.0 질량% 이하,
Al2O3: 0.5 질량% 이상 2.0 질량% 이하,
Na2O 및 K2O: 13.0 질량% 이상 17.0 질량% 이하,
MgO 및 CaO: 8.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하,
B2O3: 5.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하, 및
기타 성분: 잔부.
<양태 2>
양태 1에 있어서, 하기 유리 조성을 갖는 글래스 울:
Na2O 및 K2O: 14.0 질량% 이상 16.5 질량% 이하,
MgO 및 CaO: 9.0 질량% 이상 11.5 질량% 이하, 및
B2O3: 5.0 질량% 이상 8.0 질량% 이하.
<양태 3>
양태 1에 있어서, 하기 유리 조성을 갖는 글래스 울:
SiO2: 62.0 질량% 이상 64.0 질량% 이하,
Al2O3: 1.2 질량% 이상 1.8 질량% 이하,
Na2O: 14.0 질량% 이상 16.0 질량% 이하,
K2O: 0.5 질량% 이상 2.0 질량% 이하,
MgO: 2.0 질량% 이상 4.0 질량% 이하,
CaO: 6.0 질량% 이상 8.0 질량% 이하, 및
B2O3: 6.0 질량% 이상 8.0 질량% 이하.
<양태 4>
양태 1 내지 3 중 어느 한 양태에 있어서, 평균 필라멘트 직경이 0.5 μm 이상 20 μm 미만인 글래스 울.
<양태 5>
양태 1 내지 4 중 어느 한 양태에 있어서, 수지 결합제를 함유하지 않는 글래스 울.
<양태 6>
양태 1 내지 5 중 어느 한 양태에 있어서, 시트상 성형체인 글래스 울.
<양태 7>
양태 1 내지 5 중 어느 한 양태에 있어서, JIS A 1475에 규정된 챔버 방법에 준하여 측정한 경우에 7일째의 평형 함수율이 1.0 질량% 이하인 글래스 울.
<양태 8>
양태 1 내지 7 중 어느 한 양태에 기재된 글래스 울, 및 상기 글래스 울을 봉입하는 외피를 포함하는 진공 단열재.
<양태 9>
파유리 및 유리 조성 조정용 첨가제를 포함하는 유리 원료를 용융시켜 유리 용융물을 얻고;
상기 유리 용융물을 필라멘트로 형성하는 것
을 포함하는, 양태 1 내지 7 중 어느 한 양태에 기재된 글래스 울의 제조 방법.
본 발명에 따르면, 단열재로서 사용하기 위해 필요한 물성을 갖고 공업적으로 생산될 수 있고 흡습성을 낮출 수 있는 글래스 울, 및 상기 글래스 울을 사용한 진공 단열재를 제공할 수 있다.
도 1은 실시예에서 검토된 다양한 샘플의 평형 함수율의 시간-기반 변화를 제시한다.
도 2는 실시예에서 검토된 다양한 샘플의 7일째의 평형 함수율 대비 Na2O 및 K2O의 함유량의 그래프를 제시한다.
도 3은 실시예에서 검토된 다양한 샘플의 7일째의 평형 함수율 대비 B2O3의 함유량의 그래프를 제시한다.
<<글래스 울>>
본 발명의 글래스 울은 하기 제시된 유리 조성을 갖는다:
SiO2: 60.0 질량% 이상 65.0 질량% 이하,
Al2O3: 0.5 질량% 이상 2.0 질량% 이하,
Na2O 및 K2O: 13.0 질량% 이상 17.0 질량% 이하,
MgO 및 CaO: 8.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하,
B2O3: 5.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하, 및
기타 성분: 잔부.
본 발명자들은, 글래스 울 제조 시의 물성의 변동을 검토하던 도중에, Na2O 및 K2O의 함유량, 및 B2O3의 함유량이 글래스 울 자체의 흡습성에 상당한 영향을 미치는 것을 발견했다. 보다 구체적으로, 본 발명자들은, Na2O 및 K2O의 함유량이 적고 B2O3의 함유량이 많은 경우에, 글래스 울의 흡습성이 상당히 저하되는 것을 발견했다.
이론에 구속되지는 않지만, 이러한 흡습성 저하는 하기 이유로 인한 것으로 여겨진다. 예를 들어, Na2O의 경우에는, 단일 -Si-O-Si- 모이어티로부터 2개의 Si-ONa 모이어티를 형성함으로써 -Si-O-Si- 결합이 절단된다. 이러한 Si-ONa 모이어티는 수분 중에 존재하는 히드로늄 이온 (H3O+)과 용이하게 반응하기 때문에, Si-ONa + H3O+ → Si-O-H + Na + H2O의 형태로 수화 반응을 일으키고, 유리 표면 상에 수화 반응 층을 형성한다. 또한, 형성된 실라놀 (Si-O-H) 기도 수분을 흡착하는 것으로 알려져 있다. 이러한 방식으로, Na2O가 유리의 수분 흡착에 영향을 미치는 것으로 여겨진다. 또한, B2O3은 B3+가 4-배위 구조의 형태로 산소와 결합하여 유리 구조에 들어가며, 이러한 구조는 4면체 형태이기 때문에 물과 용이하게 반응하지 않는다. 또한 이는, Na+와 결합하여 Si의 비가교 산소를 감소시켜서, 수분 흡착 부위의 수를 감소시키기 때문인 것으로 여겨진다. K2O에 대해서도 이와 마찬가지로 추정될 수 있다.
따라서, 본 발명에서는, 흡습성을 저하시키기 위해, Na2O 및 K2O의 함유량을 비교적 낮게 하면서 B2O3의 함유량을 비교적 높게 하고 있다. 여기서, Na2O 및 K2O의 양을 적게 하면, 용융 온도가 높아지면서 또한 유리의 점도가 높아져서 제조가 곤란해지지만, 유리의 B2O3의 함유량을 비교적 높게 하면, 용융 온도를 낮추는 것과 함께 유리의 점도를 낮출 수 있다. 다른 한편, B2O3의 함유량을 높게 하면 상 분리가 발생하는 경향이 있기 때문에, B2O3의 함유량에도 상한이 필요하다. 따라서, 본 발명에서는, 추가로 점도를 저하시키기 위해, MgO 및 CaO의 합계 함유량을 비교적 높게 하고 있다. 단, CaO 및 MgO의 함유량을 비교적 높게 하면 실투(devitrification)가 발생하는 경향이 있기 때문에, SiO2 및 Al2O3의 함유량을 특정한 범위 내로 사용함으로써 이러한 경향을 억제할 수 있으며 적합한 탄성 및 화학 내구성이 얻어진다.
본 발명자들은, 상기 제시된 성분들의 조합을 갖는 유리 조성이 흡습성의 저감, 실투의 방지, 상 분리의 방지, 파유리를 사용한 공업적 생산, 적합한 점도, 탄성 또는 화학 내구성 등의, 글래스 울 단열재로서의 사용 및 그의 공업적 생산에 필요한 물성의 요건을 동시에 충족시킬 수 있음을 발견했다.
이하에서는, 본 발명의 글래스 울의 유리 조성의 성분 및 물성에 대해 각각 설명한다.
<SiO2>
본 발명의 글래스 울의 유리 조성에서, SiO2의 함유량은 60.0 질량% 이상 65.0 질량% 이하이다. 글래스 울의 SiO2의 함유량이 이러한 범위 내인 경우, 유리의 점도 및 용융 온도를 적합한 범위 내로 할 수 있고, 유리화(vitrification)를 용이하게 할 수 있고, 유리의 실투가 발생하기 어렵고, 적합한 탄성을 글래스 울에 부여할 수 있다. 또한, SiO2의 함유량이 이러한 범위 내이면, 파유리로부터의 제조가 용이하다.
SiO2의 함유량은 60.0 질량% 이상, 60.5 질량% 이상, 61.0 질량% 이상, 61.5 질량% 이상, 62.0 질량% 이상, 62.5 질량% 이상, 또는 63.0 질량% 이상일 수 있고, 65.0 질량% 이하, 64.5 질량% 이하, 64.0 질량% 이하, 63.5 질량% 이하, 또는 63.0 질량% 이하일 수 있다.
<Al2O3>
본 발명의 글래스 울의 유리 조성에서, Al2O3의 함유량은 0.5 질량% 이상 2.0 질량% 이하이다. 글래스 울의 Al2O3의 함유량이 이러한 범위 내인 경우, 유리의 점도 및 용융 온도를 적합한 범위 내로 할 수 있고, 유리의 실투가 발생하기 어렵고, 적합한 탄성, 내수성 및 화학 내구성을 글래스 울에 부여할 수 있다. 또한, Al2O3의 함유량이 이러한 범위 내이면, 파유리로부터의 제조가 용이하다.
Al2O3의 함유량은 0.5 질량% 이상, 0.8 질량% 이상, 1.0 질량% 이상, 1.2 질량% 이상, 1.4 질량% 이상, 또는 1.5 질량% 이상일 수 있고, 2.0 질량% 이하, 1.8 질량% 이하, 1.6 질량% 이하, 1.4 질량% 이하, 1.2 질량% 이하, 또는 1.0 질량% 이하일 수 있다.
<Na2O 및 K2O>
본 발명의 글래스 울의 유리 조성에서, Na2O 및 K2O의 합계 함유량은 13.0 질량% 이상 17.0 질량% 이하이다. 다른 구성 성분을 상기 언급된 범위 내로 한 후에 Na2O 및 K2O의 합계량을 이러한 방식으로 비교적 낮게 함으로써, 본 발명의 글래스 울에 의해 흡착되는 수분의 양을 적게 할 수 있고, 유리의 점도 및 용융 온도를 적합한 범위 내로 할 수 있고, 단열재의 물성으로서의 필요성 및 제조 상의 필요성을 충족시킬 수 있다. 또한, Na2O 및 K2O의 합계 함유량이 이러한 범위 내이면, 강도의 저하가 발생하기 어렵다는 이점이 있다.
Na2O 및 K2O의 합계 함유량은 13.0 질량% 이상, 13.5 질량% 이상, 14.0 질량% 이상, 14.5 질량% 이상, 15.0 질량% 이상, 15.5 질량% 이상, 또는 16.0 질량% 이상일 수 있고, 17.0 질량% 이하, 16.5 질량% 이하, 또는 16.0 질량% 이하일 수 있다.
Na2O와 K2O를 조합하여 사용하는 것이 바람직하며, 이에 의해 혼합 알칼리 효과에 기초하여 글래스 울의 화학 내구성을 향상시킬 수 있다. 다른 한편, K2O의 함유량이 너무 높으면, 가열로의 재료를 침식시키기 쉬워지고, 용융이 어려워지는 경향이 있어서, 유리가 상 분리되기 쉬워지기 때문에, Na2O를 K2O보다도 비교적 많은 양으로 사용하는 것이 바람직하다. Na2O 및 K2O의 함유량의 비 (Na2O/K2O)는, 2.0 이상, 3.0 이상, 5.0 이상, 8.0 이상, 10.0 이상, 12.0 이상, 15.0 이상, 17.0 이상, 또는 20.0 이상일 수 있고, 50.0 이하, 40.0 이하, 30.0 이하, 25.0 이하, 22.0 이하, 20.0 이하, 17.0 이하, 또는 15.0 이하일 수 있다. 특히, Na2O/K2O의 비는 15.0 이상 25.0 이하인 것이, 파유리를 사용하여 글래스 울을 제조하는 경우에 유리하다.
Na2O의 함유량은 13.5 질량% 이상, 13.0 질량% 이상, 14.0 질량% 이상, 14.5 질량% 이상, 15.0 질량% 이상, 또는 15.5 질량% 이상일 수 있고, 17.0 질량% 이하, 16.5 질량% 이하, 16.0 질량% 이하, 15.5 질량% 이하, 또는 15.0 질량% 이하일 수 있다.
또한, K2O의 함유량은 0.3 질량% 이상, 0.5 질량% 이상, 0.8 질량% 이상, 1.0 질량% 이상, 1.5 질량% 이상, 또는 2.0 질량% 이상일 수 있고, 3.0 질량% 이하, 2.5 질량% 이하, 2.0 질량% 이하, 1.5 질량% 이하, 1.0 질량% 이하, 또는 0.5 질량% 이하일 수 있다.
<MgO 및 CaO>
본 발명의 글래스 울의 유리 조성에서, MgO 및 CaO의 합계 함유량은 8.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하이다. 다른 구성 성분을 상기 언급된 범위 내로 한 후에 MgO 및 CaO의 합계 함유량을 이러한 양으로 함으로써, 본 발명의 글래스 울의 유리의 점도를 낮출 수 있고, 실투의 가능성을 저감할 수 있다. 또한, MgO 및 CaO의 합계 함유량이 이러한 범위 내이면, 강도의 저하가 발생하기 어렵다는 이점이 있다.
MgO 및 CaO의 합계 함유량은 8.0 질량% 이상, 8.5 질량% 이상, 9.0 질량% 이상, 9.5 질량% 이상, 10.0 질량% 이상, 10.5 질량% 이상, 또는 11.0 질량% 이상일 수 있고, 12.0 질량% 이하, 11.5 질량% 이하, 11.0 질량% 이하, 10.5 질량% 이하, 또는 10.0 질량% 이하일 수 있다.
MgO와 CaO를 조합하여 사용하는 것이 바람직하며, 이에 의해 실투를 억제할 수 있고, 고온에서의 점도 변화를 작게 할 수 있다. 즉, CaO의 함유량이 너무 높으면, 실투가 발생하는 경향이 있기 때문에, CaO를 MgO로 치환함으로써 실투가 발생하는 경향을 억제할 수 있다. 또한, 이에 의해 고온에서의 점도 변화를 작게 할 수 있다. MgO 및 CaO의 함유량의 비 (MgO/CaO)는, 0.1 이상, 0.2 이상, 0.4 이상, 0.5 이상, 또는 1.0 이상일 수 있고, 5.0 이하, 3.0 이하, 2.0 이하, 1.5 이하, 1.0 이하, 0.8 이하, 0.5 이하, 또는 0.3 이하일 수 있다. 특히, MgO/CaO의 비는 0.2 이상 0.8 이하인 것이, 파유리를 사용하여 글래스 울을 제조하는 경우에 유리하다.
MgO의 함유량은 1.0 질량% 이상, 1.5 질량% 이상, 2.0 질량% 이상, 2.5 질량% 이상, 3.0 질량% 이상, 3.5 질량% 이상, 또는 4.0 질량% 이상일 수 있고, 5.0 질량% 이하, 4.5 질량% 이하, 4.0 질량% 이하, 3.5 질량% 이하, 3.0 질량% 이하, 2.5 질량% 이하, 2.0 질량% 이하, 또는 1.5 질량% 이하일 수 있다.
또한, CaO의 함유량은 5.0 질량% 이상, 5.5 질량% 이상, 6.0 질량% 이상, 6.5 질량% 이상, 7.0 질량% 이상, 7.5 질량% 이상, 8.0 질량% 이상, 또는 8.5 질량% 이상일 수 있고, 11.0 질량% 이하, 10.5 질량% 이하, 10.0 질량% 이하, 9.5 질량% 이하, 9.0 질량% 이하, 8.5 질량% 이하, 8.0 질량% 이하, 7.5 질량% 이하, 또는 7.0 질량% 이하일 수 있다.
<B2O3>
본 발명의 글래스 울의 유리 조성에서, B2O3의 함유량은 5.0 질량% 이상 12.0 질량% 이하이다. 다른 구성 성분을 상기 언급된 범위 내로 한 후에 B2O3의 양을 이러한 방식으로 비교적 많은 양으로 사용함으로써, 본 발명의 글래스 울은, 적합한 점도 및 용융 온도를 가질 수 있고, 단열재의 물성으로서의 필요성 및 제조 상의 필요성을 충족시킬 수 있다. 또한, B2O3의 함유량이 이러한 범위 내이면, 얻어지는 글래스 울의 흡습성이 낮고, 그에 의해 단열성이 높다는 이점이 있다.
B2O3의 함유량은 5.0 질량% 이상, 5.5 질량% 이상, 6.0 질량% 이상, 6.5 질량% 이상, 7.0 질량% 이상, 7.5 질량% 이상, 또는 8.0 질량% 이상일 수 있고, 12.0 질량% 이하, 11.5 질량% 이하, 11.0 질량% 이하, 10.5 질량% 이하, 10.0 질량% 이하, 9.5 질량% 이하, 9.0 질량% 이하, 8.5 질량% 이하, 또는 8.0 질량% 이하일 수 있다.
<기타 구성 성분>
본 발명의 글래스 울의 유리 조성은, 단열재의 물성으로서의 필요성 및 제조 상의 필요성을 충족시키는 범위 내로 기타 구성 성분을 함유할 수 있으며, 함유될 수 있는 기타 구성 성분의 예는 S2O3, Fe2O3, MnO, BaO, TiO2, SrO, PbO, Cr2O3, ZnO, Rb2O 및 Cs2O를 포함한다.
이들 기타 구성 성분은 합계로 10.0 질량% 이하, 8.0 질량% 이하, 6.0 질량% 이하, 4.0 질량% 이하, 3.5 질량% 이하, 3.0 질량% 이하, 2.5 질량% 이하, 2.0 질량% 이하, 1.5 질량% 이하, 1.0 질량% 이하, 또는 0.5 질량% 이하일 수 있다.
<평형 함수율>
본 발명의 글래스 울은, 실시예에 기재된 방법에 준하여 측정한 경우에 7일째의 평형 함수율이 1.0 질량% 이하, 0.80 질량% 이하, 0.60 질량% 이하, 0.50 질량% 이하, 0.40 질량% 이하, 또는 0.30 질량% 이하일 수 있다.
<평균 필라멘트 직경>
본 발명의 글래스 울의 평균 필라멘트 직경은, 예를 들어 1.0 μm 이상, 2.0 μm 이상, 또는 3.0 μm 이상일 수 있고, 20 μm 이하, 10 μm 이하, 8 μm 이하, 또는 5 μm 이하일 수 있다. 본원에 언급된 평균 필라멘트 직경은, 현미경으로 글래스 울의 200개 이상의 필라멘트를 관찰함으로써, 예를 들어 소량의 글래스 울을 2매의 슬라이드 글래스 사이에 끼우고, 키엔스 코포레이션(Keyence Corp.) 제조의 디지털 현미경 VHX-200으로 200개 이상의 필라멘트를 관찰함으로써 측정될 수 있다.
<단위면적당 중량>
본 발명의 글래스 울의 단위면적당 중량은, 예를 들어 1000 g/m2 이상, 1200 g/m2 이상, 1500 g/m2 이상, 1800 g/m2 이상, 또는 2000 g/m2 이상일 수 있고, 4000 g/m2 이하, 3500 g/m2 이하, 3000 g/m2 이하, 또는 2500 g/m2 이하일 수 있다.
<밀도>
본 발명의 글래스 울의 밀도는, 예를 들어 50 kg/m3 이상, 80 kg/m3 이상, 100 kg/m3 이상, 또는 150 kg/m3 이상일 수 있고, 350 kg/m3 이하, 300 kg/m3 이하, 250 kg/m3 이하, 또는 200 kg/m3 이하일 수 있다.
<형태 및 층 구성>
본 발명의 글래스 울은, 시트상 성형체, 예를 들어 일본 특허 제3712129호 명세서에 기재된 방법에 따라 얻어진 바와 같은 글래스 울 성형체의 형태일 수 있다. 또한, 본 발명의 글래스 울이 시트상 성형체의 형태인 경우에, 본 발명의 글래스 울은 단층일 수 있고, 또는 2층 또는 3층 이상으로 적층될 수 있다.
<결합제>
본 발명의 글래스 울은 페놀 수지 등의 수지 결합제를 가질 수 있다. 또한, 수지 결합제를 실질적으로 갖지 않을 수도 있다. 예를 들어, 본 발명의 글래스 울은 일본 특허 제3712129호 명세서에 기재된 방법에 따라 얻어진 바와 같이, 필라멘트들의 교점 부분이 물유리 등의 무기 결합제로 접합된, 3차원 골조 구조체의 형태일 수 있다.
<<진공 단열재>>
본 발명의 진공 단열재는, 상기 언급된 글래스 울, 및 상기 글래스 울을 봉입하는 외피를 포함한다. 통상적으로, 외피는 열 융착층, 장벽층 및 보호층을 포함하며, 그의 단부 상에 대향 열 융착층들을 서로 열 융착시켜서 밀봉부를 형성하고, 코어재의 형태로의 글래스 울을 외피에 봉입한다. 각 층을 접착제의 층과 함께 접착시킬 수 있다. 또한, 각 층 사이에 및/또는 각 층 내부에, 흡착제 또는 흡습제 등을 함유시킬 수도 있다.
외피의 두께는 10 μm 이상, 20 μm 이상, 30 μm 이상, 또는 40 μm 이상일 수 있고, 100 μm 이하, 80 μm 이하, 또는 60 μm 이하일 수 있다.
본 발명의 진공 단열재는, 예를 들어 바닥 난방, 자동 판매기, 조립식 욕실, 욕조 또는 욕조 덮개, 보온병, 냉장고, 보냉고, 보냉차, 보냉 박스, 자동차, 건축물 (주택 등)의 지붕, 건축물의 벽, 건축물의 천장, 건축물의 바닥 또는 급탕 탱크의 단열을 위해 사용될 수 있다.
<<글래스 울의 제조 방법>>
본 발명의 글래스 울의 제조 방법은, 파유리 및 첨가제를 포함하는 유리 원료를 용융시켜 유리 용융물을 얻고; 상기 유리 용융물을 필라멘트로 형성하는 것을 포함한다.
파유리로서는, 빈병, 자동차용 유리, 스크린 보드, 브라운관, 액정 패널, 디스플레이, 거울 또는 판유리 등의 시판되는 재생 파유리가 사용될 수 있다. 이러한 유형의 파유리는 통상적으로 하기 제시된 바와 같은 유리 조성을 갖는다:
SiO2: 65.0 질량% 이상 75.0 질량% 이하,
Al2O3: 1.0 질량% 이상 5.0 질량% 이하,
Na2O: 10.0 질량% 이상 15.0 질량% 이하,
K2O: 0.5 질량% 이상 3.0 질량% 이하,
MgO: 0.1 질량% 이상 5.0 질량% 이하,
CaO: 7.0 질량% 이상 13.0 질량% 이하,
B2O3: 0.3 질량% 이하,
기타 성분: 잔부.
또한, 파유리는 특히 하기 제시된 바와 같은 유리 조성을 가질 수 있다:
SiO2: 69.0 질량% 이상 72.0 질량% 이하,
Al2O3: 1.5 질량% 이상 3.5 질량% 이하,
Na2O: 12.0 질량% 이상 14.0 질량% 이하,
K2O: 0.8 질량% 이상 1.5 질량% 이하,
MgO: 0.2 질량% 이상 4.0 질량% 이하,
CaO: 7.5 질량% 이상 12.0 질량% 이하,
B2O3: 0.2 질량% 이하,
기타 성분: 잔부.
특히, 빈병 유래의 파유리는, MgO의 함유량이 0.2 질량% 이상 1.0 질량% 이하이고, CaO의 함유량이 9.5 질량% 이상 12.0 질량% 이하일 수 있다. 또한, 자동차용 유리의 파유리는, MgO의 함유량이 2.5 질량% 이상 4.5 질량% 이하이고, CaO의 함유량이 7.5 질량% 이상 9.5 질량% 이하일 수 있다.
본 발명에 있어서는, 상기 언급된 파유리의 한 종류를 단독으로 사용하거나, 또는 복수의 종류를 조합하여 사용할 수 있다.
본 발명의 방법은, 이러한 파유리와, 규사, 장석, 카올린, 정장석, 나트륨 장석, 소다회, 돌로마이트, 마그네사이트, 활석, 붕산, 붕사, 황산나트륨 (미라비라이트(mirabilite)), 이산화망간, 질산나트륨, 콜레마나이트, 라주라이트, 하소 알루미나, 아노르타이트, 하석 섬장암, 레피돌라이트, 페탈라이트, 스포듀민, 고로 슬래그, 탄산칼륨, 질산칼륨, 탄산칼슘, 백운석, 수산화알루미늄, 수산화마그네슘, 탄산칼슘, 초석, 형석, 연단, 석회석 또는 생석회 등의 유리 조성 조정용 첨가제로 이루어진 유리 원료를 용융시켜 유리 용융물을 얻고, 상기 유리 용융물을 필라멘트로 형성하는 것을 포함한다. 상기 언급된 본 발명의 글래스 울을, 파유리 및 붕사로 실질적으로 이루어진 유리 원료, 또는 파유리, 소다회 및 붕사로 실질적으로 이루어진 유리 원료를 사용하여 용이하게 얻을 수 있다.
유리 원료의 용융 및 유리 용융물의 필라멘트로의 형성은, 예를 들어 일본 특허 공개 제2009-155172호 공보 등에 기재된 공지의 방법에 따라 수행될 수 있다.
[실시예]
표 1에 제시된 조성을 갖는 파유리 100 질량부에 대하여 붕사 5 질량부 내지 20 질량부 및 소다회 0 질량부 내지 5 질량부를 포함하는 유리 원료를 용융시켜 유리 용융물을 얻고, 이어서 상기 유리 용융물을, 스피너를 사용하여 필라멘트로 형성하여, 평균 필라멘트 직경이 약 4 μm이며 표 1에 제시된 조성을 갖는 실시예 1의 글래스 울을 얻었다.
파유리, 붕사 및 소다회의 혼합 비율을 바꾼 것을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방식으로, 표 2에 제시된 실시예 2 및 3 및 비교예 1의 글래스 울을 얻었다.
[표 1]
Figure 112019037013929-pct00001
이들 글래스 울에 대해서, JIS A 1475에 규정된 챔버 방법에 준하여 평형 함수율을 측정했다. 보다 구체적으로, 먼저, 각 종류의 글래스 울 코어재를 중량 10 g이 되도록 한 변이 50 mm 내지 60 mm 정도인 정사각형으로 잘라내고, 이어서 길이, 폭 및 두께를 측정하고, 각 종류의 밀도가 동일함을 확인하고, 이들 조각을 샘플로서 사용했다. 건조 전의 샘플의 중량을 측정한 후, 샘플을 105℃ 환경 하의 건조 오븐에 넣어 건조시켰다. 여기서, 각 샘플의 중량을 24시간마다 측정하고, 연속 측정한 중량들의 차이가 0.1% 이내일 때까지 샘플을 건조시켰다. 이어서, 온도 23℃ 및 습도 93% 환경 하의 항온항습조로 샘플을 옮기고, 이어서 코어재 샘플의 중량을 24시간마다 측정했다.
평형 함수율의 시간-기반 변화는 도 1에 제시되어 있다. 또한, 7일째의 평형 함수율 대비 Na2O + K2O의 합계 함유량의 그래프, 및 7일째의 평형 함수율 대비 B2O3의 함유량의 그래프는 각각 도 2 및 3에 제시되어 있다.
도 1로부터, Na2O + K2O의 함유량이 비교적 낮고 B2O3의 함유량이 비교적 높은 경우 (실시예 1 내지 3)에는 흡습성이 낮은 것으로 이해될 수 있다. 또한, 도 2로부터, Na2O + K2O의 합계량과 흡습성 사이에는 높은 상관관계가 있는 것으로 이해될 수 있다. 또한, 도 3으로부터, B2O3의 양과 흡습성 사이에는 높은 상관관계가 있는 것으로 이해될 수 있다.

Claims (9)

  1. 하기 유리 조성을 갖는 글래스 울:
    SiO2: 60.0 질량% 이상 65.0 질량% 이하,
    Al2O3: 0.5 질량% 이상 2.0 질량% 이하,
    Na2O 및 K2O: 13.0 질량% 이상 16.5 질량% 이하,
    MgO 및 CaO: 8.0 질량% 이상 11.5 질량% 이하,
    B2O3: 5.0 질량% 이상 10.0 질량% 이하, 및
    기타 성분: 잔부.
  2. 제1항에 있어서, 하기 유리 조성을 갖는 글래스 울:
    Na2O 및 K2O: 14.0 질량% 이상 16.5 질량% 이하,
    MgO 및 CaO: 9.0 질량% 이상 11.5 질량% 이하, 및
    B2O3: 5.0 질량% 이상 8.0 질량% 이하.
  3. 제1항에 있어서, 하기 유리 조성을 갖는 글래스 울:
    SiO2: 62.0 질량% 이상 64.0 질량% 이하,
    Al2O3: 1.2 질량% 이상 1.8 질량% 이하,
    Na2O: 14.0 질량% 이상 16.0 질량% 이하,
    K2O: 0.5 질량% 이상 2.0 질량% 이하,
    MgO: 2.0 질량% 이상 4.0 질량% 이하,
    CaO: 6.0 질량% 이상 8.0 질량% 이하, 및
    B2O3: 6.0 질량% 이상 8.0 질량% 이하.
  4. 제1항에 있어서, 평균 필라멘트 직경이 0.5 μm 이상 20 μm 이하인 글래스 울.
  5. 제1항에 있어서, 수지 결합제를 함유하지 않는 글래스 울.
  6. 제1항에 있어서, 시트상 성형체인 글래스 울.
  7. 제1항에 있어서, JIS A 1475에 규정된 챔버 방법에 준하여 측정한 경우에 7일째의 평형 함수율이 1.0 질량% 이하인 글래스 울.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 글래스 울, 및 상기 글래스 울을 봉입하는 외피를 포함하는 진공 단열재.
  9. 파유리(cullet) 및 유리 조성 조정용 첨가제를 포함하는 유리 원료를 용융시켜 유리 용융물을 얻고;
    상기 유리 용융물을 필라멘트로 형성하는 것
    을 포함하는, 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 글래스 울의 제조 방법.
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