KR19990082477A - 광물 섬유 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 고온의 내열성을 갖는 철 함량이 적은 광물 섬유에 관한 것이다. 이 광물 섬유는 wt% 단위의 다음과 같은 조성을 갖는데:
여기서, FeO + MgO 의 총량 ≥ 15 wt% 이다.
Description
암석, 슬래그 등과 같은 원료 광물을 용융시켜 원심분리시킴으로써 제조되는 광물 섬유는 주로 건축업에서 방음 및 단열을 목적으로 하는 광물 섬유 매트 및 담요를 제조하는 데 많이 이용되었다. 우수한 단열 및 방음의 산업적 효용성을 나타내는 것으로 제조되는 매트라는 것에 부가하여, 노동 위생학적 관점에서의 이 매트의 특성이 최근에 주목받기 시작했다.
광범위한 절연 제품이 다양한 단열성 뿐만 아니라, 다양한 정도의 내열성을 나타내는 것으로 시판되고 있다. 내열성(temperature resistant) 광물 섬유 제품은 모양이나 크기의 변화없이 어느 정도까지로 장기간 동안 고온에서 견딜 수 있는 제품을 의미하는 것이다. 따라서, 이러한 제품들은 화재 예방 측면에서 유용하다.
종래의 유리 섬유는 약 550 ℃까지의 온도에서 내열성을 가지며, 암면의 내열 온도는 약 700 ℃까지로 좀더 향상된 것이다. 하지만, 1100-1200 ℃까지의 고온에서 내열성을 갖는 제품들에 대해 관심이 커지며, 이러한 제품이 또한 시판되고 있다.
이러한 내열성 섬유 제품들은 주요 산화물로서 산화규소 SiO2, 산화알루미늄 Al2O3를 함유하고, 부가적으로 산화칼슘 CaO, 산화마그네슘과 같은 알카리토 금속 산화물을 대개 함유한다. 또한, 이러한 제품들에는 산화티타늄 TiO2, 산화망간 MnO, 산화붕소 B2O3, 산화지르코늄 ZrO2, 산화크롬 Cr2O3, 산화나트륨 Na2O 및 산화칼륨 K2O과 같은 알카리 금속 산화물 등의 기타 산화물들 및 불순물을 다양한 양으로 함유할 수 있다. 이 점에 있어서, 관련 종래 기술의 예로서, US 4,461840 및 DE OS 1 496 662 등을 참고문헌으로 들 수 있다.
마지막에 예시한 공보에 따르면, 원료 용융액이 약 4-12%의 산화철을 함유하는 경우에 특히 유용한 조성물이 얻어진다. 이 광물 용융액에서, 산화철은 주로 2가의 철(약 75-90%)로서 존재하고, 3가 철의 형태로는 소량이 존재한다(약 25-10%). 광물 용융액의 철 함량은 많은 경제적인 관심의 원료 물질이 다량 또는 소량으로 철을 함유한다는 사실에 그 중요성을 갖는다. 2가 철의 존재는 섬유의 내열성에 유익한 효과를 가지며, 이같은 이유로 이를 함유하는 것이 유용한 것이다. 하지만, 최근 들어, 광물 섬유, 특히 내열성에 더하여 생물학적 유체에 용해성이 큰 섬유에서 철의 가능한 유독성 효과에 대한 심각한 관심이 집중되기 시작하였다.
따라서, 이 독성에 대한 위험성 때문에, 광물 섬유에서의 철의 총 함량을 최소화할 필요성이 있다. 하지만, 이는 내열성의 저하를 초래한다.
본 발명은 섬유화가 가능한 광물 조성물 및, 고온의 내열성을 갖는, 이로부터 제조된 광물 섬유(mineral fibres)에 관한 것이다.
본 발명에 따르면, 소량의 철을 이용하는 경우 감소되는 내열성에 관한 문제를, 주요 산화물로서 이산화규소, 산화알루미늄 및 산화칼슘을 함유하는 광물 섬유 조성물로 해결하였다. 이러한 조성물에서는, 산화마그네슘 MgO과 산화철 FeO의 총량이 15 wt% 이상이 되는 양으로 산화마그네슘을 함유함으로써, 소량 함유되거나 전혀 함유되지 않는 철을 보충하여, 이 문제를 해결하였다. 이 방법으로, 광물 섬유 조성물은 내열성 및 저독성을 모두 얻게 된다.
좀더 구체적으로, 본 발명은 wt% 단위의 다음과 같은 조성을 갖는 광물 섬유에 관한 것인데:
| SiO2 | 35 - 45 |
| Al2O3 | 18 - 25 |
| TiO2 | 0 - 3 |
| MgO | 12 - 20 |
| CaO | 10 - 20 |
| Na2O + K2O | 0 - 3 |
| 철(Fe2O3+ FeO) | 0 - 3 |
| B2O3 | 0 - 3 |
| P2O5 | 0 - 4 |
| 기타 | 0 - 3 |
여기서, FeO + MgO 의 총량 ≥ 15 wt% 이다.
상기 "기타" 성분들이라 함은 제조된 섬유의 특성에 실질적으로 중요한 영향을 미치지 않는, 가능한 성분들을 포함한다.
약 0-15% 범위내에서의 산화알루미늄 함량이 생물학적 용액에서 섬유의 안정도에 대한 직접적인 비율이며, 좀더 많은 양의 산화알루미늄을 함유함에 따라, 좀더 안정하거나 좋지 않은 용해성의 제품이 생성된다는 것이 공지된 바이다. 하지만, 좀더 큰 레벨에서, 이 경향성이 반전되어 섬유의 용해도가 산화알루미늄 함량과 관련하여 증가된다. 따라서, 본 발명에 의한 섬유는 우수한 내열성을 가지며 독성이 적고, 생물학적 용액에 용해도가 크다.
이 조성물은 실질적으로 동량의 MgO와 CaO를 함유하는 것이 바람직하다. 추가 바람직한 예에 따라, FeO + MgO + CaO 의 총량 ≤ 32 wt%이다.
바람직한 예에 따르면, 본 발명은 wt% 단위의 다음과 같은 조성을 갖는 광물 섬유에 관한 것인데:
| SiO2 | 38 - 42 |
| Al2O3 | 18 - 22 |
| TiO2 | 1 - 3 |
| MgO | 14 - 18 |
| CaO | 14 - 18 |
| Na2O + K2O | 0 - 2 |
| 철(Fe2O3+ FeO) | 1 - 3 |
| B2O3 | 1 - 2 |
| P2O5 | 1 - 2 |
| 기타 | 0 - 2 |
여기서, FeO + MgO ≥ 15 wt% 이다.
좀더 구체적인 예에 따라, 본 발명은 실질적으로 다음과 같은 조성을 갖는 섬유에 관한 것이다:
| SiO2 | 38 |
| Al2O3 | 20 |
| TiO2 | 2 |
| MgO | 15 |
| CaO | 15 |
| Na2O + K2O | 1 |
| 철(Fe2O3+ FeO) | 3 |
| B2O3 | 2 |
| P2O5 | 2 |
| 기타 | 2. |
이 광물 조성물은 돌(stone), 모래, 백운석, 인회석, 감람석, 유리 또는 다양한 슬래그와 같은 적절한 원료 물질 및 기타 적절한 폐기 물질들을 적절한 비율로 혼합함으로써, 통상적인 방법으로 제조된다. 바람직한 예에 따라, 효과적인 원료 물질은 제품 자체에는 이미 철 함량이 거의 없는 제철중의 슬래그이다. 바람직한 다량의 산화알루미늄 함량이 원료 물질을 함유하는 적절한 알루미늄, 예컨대, 보크사이트를 적당량 첨가함으로써 얻어질 수 있다. 광물 섬유는 통상적인 방식으로, 예컨대 캐스케이드 원심분리법(cascade centrifugation)을 이용하여 이 조성물로부터 제조된다.
다음 실시예는 본 발명은 예시하고자 하는 것이며, 본 발명이 이에 국한되는 것은 아니다.
큐폴라(cupola furnace)에, 다음 성분들을 wt% 단위로 표시된 양으로, 다음 표 1에 표시된 바와 같은 조성으로 충진시켰다.
| 하소(Calc.)보크사이트 | 석영모래 | 슬래그 | 인회석 | 감람석모래 | |
| 첨가량:성분: | 20.0 | 14.0 | 33.0 | 5.0 | 28.0 |
| SiO2 | 5.0 | 99.1 | 36.0 | 3.2 | 42.0 |
| Al2O3 | 86.5 | 0.6 | 9.0 | 0.3 | 0.5 |
| TiO2 | 4.0 | 0.0 | 1.0 | 0.0 | 0.0 |
| MgO | 0.0 | 0.0 | 10.2 | 0.5 | 49.3 |
| CaO | 0.0 | 0.0 | 37.8 | 50.8 | 0.0 |
| Na2O + K2O | 0.3 | 0.1 | 1.1 | 0.0 | 0.0 |
| 철 | 1.9 | 0.1 | 0.3 | 0.8 | 7.1 |
| B2O3 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 | 0.0 |
| P2O5 | 0.2 | 0.0 | 0.0 | 33.0 | 0.0 |
| 기타 | 0.0 | 0.1 | 1.1 | 8.3 | 1.1 |
생성된 용융액으로부터, 섬유를 캐스케이드 원심분리법에 의한 통상적인 방식으로 제조하였는데, 이 섬유를 컨베이어 위에 모아 광물 섬유 매트를 제조하였다. 이 광물 섬유는 다음과 같은 조성을 갖는다:
| SiO2 | 40.0 |
| Al2O3 | 21.2 |
| TiO2 | 1.2 |
| MgO | 17.8 |
| CaO | 15.5 |
| Na2O + K2O | 0.4 |
| 철(Fe2O3+ FeO) | 1.7 |
| B2O3 | 0 |
| P2O5 | 1.7 |
| 기타 | 0.5. |
Claims (5)
- wt% 단위의 다음과 같은 조성을 갖는 광물 섬유:
SiO2 35 - 45 Al2O3 18 - 25 TiO2 0 - 3 MgO 12 - 20 CaO 10 - 20 Na2O + K2O 0 - 3 철(Fe2O3+ FeO) 0 - 3 B2O3 0 - 3 P2O5 0 - 4 기타 0 - 3 여기서, FeO + MgO 의 총량 ≥ 15 wt% 임. - 제 1 항에 있어서, 실질적으로 동량의 MgO 및 CaO를 함유하는 광물 섬유.
- 제 1 항 또는 2 항에 있어서, FeO + MgO + CaO 의 총량 ≤ 32 wt% 인 광물 섬유.
- 제 1 항, 2 항 또는 3 항에 있어서, wt% 단위의 다음과 같은 조성을 갖는 광물 섬유:
SiO2 38 - 42 Al2O3 18 - 22 TiO2 1 - 3 MgO 14 - 18 CaO 14 - 18 Na2O + K2O 0 - 2 철(Fe2O3+ FeO) 1 - 3 B2O3 1 - 2 P2O5 1 - 2 기타 0 - 2 여기서, FeO + MgO 의 총량 ≥ 15 wt% 임. - 제 4 항에 있어서, 실질적으로 wt% 단위의 다음과 같은 조성을 갖는 광물 섬유:
SiO2 38 Al2O3 20 TiO2 2 MgO 15 CaO 15 Na2O + K2O 1 철(Fe2O3+ FeO) 3 B2O3 2 P2O5 2 기타 2.
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