KR20010020510A

KR20010020510A - 광물성 모직물 조성물

Info

Publication number: KR20010020510A
Application number: KR1019997012275A
Authority: KR
Inventors: 알랭 드메링고; 쟝-뤽 베르나르; 파브리에 라퐁
Original assignee: 르네 뮐러; 이조베르 쌩-고벵
Priority date: 1998-05-06
Filing date: 1999-05-04
Publication date: 2001-03-15
Also published as: US6313050B1; ES2204122T3; PL337877A1; ATE244689T1; CN1273571A; HUP0003288A2; AR015288A1; TR200000010T1; ZA200000070B; PL190128B1; JP2002513730A; DE69909404T2; AU761462B2; BR9906421A; HU229235B1; CA2295871C; FR2778401A1; HUP0003288A3; RU2222506C2; CA2295871A1

Abstract

본 발명은, 생리적 매질에서 용해될 수 있는 광물성 모직물에 관한 것으로, 다음과 같은 중량%를 갖는 다음 구성성분을 포함한다 : SiO₂38 - 52%; Al₂O₃16 - 23%; RO(CaO + MgO) 4 - 15%; R₂O(Na₂O + K₂O) 16 - 25%; B₂O₃0 - 10%; Fe₂O₃(전체 철) 0 - 3%, 바람직하게는 0 - 1.5%; P₂O₅0 - 3%, 바람직하게는 0 - 1.5%; TiO₂0 - 2%.

Description

광물성 모직물 조성물{MINERAL WOOL COMPOSITION}

그러므로 본 발명의 목적은 광물성 모직물, 특히 유리 모직물 타입의 화학 조성물을 향상시키기 위한 것으로, 상기 향상은 특히 이것의 생분해성을 증가시키고/또는 생분해성을 내부 원심분리(그러나, 다른 섬유질화 방법을 제외시키지는 않고)에 의한 섬유질화성과 조화시키는 것을 목적으로 한다.

본 발명의 주제는 생리적 매질에서 용해될 수 있는 광물성 모직물로서, 이것은 다음 중량%로 아래 구성성분을 포함한다:

SiO₂38 - 52%, 바람직하게는 40% 이상,

특히, 41- 48% 또는 45 - 50%

Al₂O₃16 - 23%, 바람직하게는 17 - 21% 또는 17 - 20%

RO(CaO 및/또는 MgO) 4 - 15%, 바람직하게는 5 - 12% 또는 5 - 11%

R₂O(Na₂O 및/또는 K₂O) 16 - 25%, 바람직하게는 17 - 22% 또는 17 - 20%

B₂O₃0 - 10%, 특히1% 이상, 바람직하게는 3 - 9% 또는 4 - 10%

P₂O₅0 - 3%, 바람직하게는 0 - 1.5%, 특히 0 또는 0보다 크고 0.5% 이하

Fe₂O₃(전체 철) 0 - 3%, 바람직하게는 0 - 1.5%, 특히 약 0.01 내지 1%

TiO₂0 - 2%

(이하에서는, 조성물 구성성분 퍼센트는 중량%를 의미하는 것으로 이해되어야 한다).

이러한 조성물의 선택은 특히 이것의 다수의 특정 구성성분들이 행하는 많은 복잡한 역할을 변화시킴으로써, 다양한 장점을 나타내도록 한다.

그러므로, 관여되는 것은 유리 모직물 타입의 광물성 모직물 조성인데, 기본적으로 Na₂O 및/또는 K₂O 형태인 알칼리 금속 산화물(R₂O)의 함량은, 기본적으로 CaO 및/또는 MgO 형태인 알칼리토금속 산화물(RO)의 함량보다 크다. 철 산화물 함량(Fe₂O₃형태로 측정되지만, 종래 기술에 의해 총 철 함량과 일치하는)은 매우 적거나 또는 0이며, 붕소 산화물 함량은 상당히 많다.

섬유질화될 때 이러한 조성물의 점성도는 내부 원심분리에 적합하다.

생분해에 관해서, P₂O₅와 같은 특정 화합물이 특히 유리-모직물 타입의 광물성 조성물의 생분해를 상당히 증가시킬 수 있으며, 반면에 알루미나(alumina)와 같은 다른 산화물은 반대로, 적어도 중성 pH에서는 이것을 감소시키는 경향을 갖는 것으로 보인다는 것이 이미 공지되었다. 예를 들어, 특허번호 EP-412 878이 참조가 될 수 있다. 그러나, P₂O₅의 다량 첨가(또는 예를 들어, 알루미나의 생략)는 본 발명의 문맥에서 가장 현명한 접근은 아닌 것으로 나타났다. 이것은 예를 들어, 경제적인 면(비싼 원재료로부터 나오는 P₂O₅)은 물론, 기술적인 면(상기 조성물에 있는 P₂O₅, 특히 알루미나의 비율 변화는 이것의 다른 특성을 바람직하지 않거나 공지되지 않은 방법으로 변화시킬 수 있다)과 같은 다른 고려할 문제들이 생길 수 있기 때문이다. 그러므로, P₂O₅는 알루미나와 같이 상기 조성물의 점성도에 대해서 영향을 미치지 않는 것은 아니다. 그러나, 특히 본 발명의 가장 유리한 응용으로서, 내부 원심분리에 의해 섬유질화될 유리-모직물 타입의 조성물 경우에, 상기 조성물의 점도 특성은 적절하게 제어되어야 하는 중요한 특성이다.

그러므로, 본 발명은 조성물이 3% 또는 1.5% 이하의 적당한 양으로 P₂O₅를 포함할 수 있는 현명한 절충안을 세웠다. 그러므로, 생분해에 대한 이것의 유리한 효과는, 값이 비싸고 조성물의 용융점을 증가시키는 경향이 있는 과도한 첨가없이도 유지된다.

조성물의 다른 주요 구성성분, 즉 RO, R₂O, B₂O₃, 및 SiO₂의 함량을 적절하게 조절함으로써, Al₂O₃함량은 한편 상당히 증가되는데, 이것은 16% 내지 17% 이상이다. 그러므로 알루미나 함량은 유리하게는 18%이상이며, 특히 19% 이상 또는 20% 이상이다.

상기 조합은 중성 pH의 생체외 테스트 및 산성 pH의 생체외 테스트 모두에서 측정된 생용해도(biosolubility) 특성이 만족스럽게 충족되도록 한다는 것이 밝혀졌다. 실제로, 어떤 pH가 생체내의 생리적 매질, 특히 폐 영역을 가장 대표하는가를 아는 문제는 명확하게 해결되지 않았다. 높은 알루미나 함량은 지금까지 산성 pH에서는 빠른 용해에, 중성 pH에서는 미량의 느린 용해에 적합한 것으로 보였다.

본 발명은 인공 광물성 모직물 분야와 관련된 것이다. 이것은 보다 특별하게는 단열재 및/또는 방음재 또는 수경 기판(soilless-culture substrate) 제조를 위한 광물성 모직물을 목적으로 한다.

이것은 보다 특별하게는 유리 모직물 타입의 광물성 모직물과 관련이 있다.

상기 타입의 광물성 모직물은 고속으로 회전하고 구멍이 많은 원심분리기를 이용하는, 소위 "내부" 원심분리 제조방법에 의해 일반적으로 섬유질화가 된다. 이것은 사실상, 넓게는 알칼리성의 금속 산화물이 상대적으로 풍부한 조성을 갖고, 암석 모직물 및 현무암 모직물보다 더 낮은 액체상 온도를 가지며 섬유질화 온도에서 더 높은 점성도를 갖는 유리 모직물 타입의 광물성 모직물을 섬유질화 하는데 매우 적합하다. 상기 타입의 제조방법은 특허번호 EP-O 189 354 또는 EP-0 519 797에서 상술된다.

산업적 및 경제적인 실행가능성과 품질 수준에 덧붙여서, 최근에는 광물성 모직물의 생분해성, 즉 신체 내에서 호흡에 의해 미세한 섬유가 축적되는 가능성과 연관된 어떠한 잠재적인 발병 위험을 방지하기 위한, 생리적인 매질에서 빠르게 용해되는 광물성 모직물의 능력이 공지되었다.

본 발명은, 중성 pH에서 거치게 되지 않고 산 pH에서 유익한 효과를 유지하기 위해, 높은 알루미나 함량을 선택하고, 특히 RO, R₂O 및 B₂O₃의 함량을 조절함으로써, pH가 어떠하던지 적어도 생체외에서 측정된 높은 수준의 생용해도를 얻는 것이 가능하도록 한다.

본 발명에 따른 상기 조성물의 바람직한 CaO 함량은 유리하게는 4 내지 11% 사이로 선택된다.

동시에, 바람직한 MgO 함량은 0.1 내지 7%, 특별하게는 0.3 내지 6.5% 사이로 선택된다.

사실상, 제시된 알칼리토금속 산화물의 총함량에 대해서, 특히 원재료 비용 원인 때문에 MgO 함량보다 높은 CaO 함량을 택하는 것이 일반적이다. 그러므로 상기 MgO 함량은 매우 낮거나 심지어 0(예를 들어, 0 내지 1% 사이)으로 선택될 수 있으며, 또는 예를 들어 2 내지 6% 사이의 더 높은 것으로 선택될 수 있다.

제 1 실시예에 따르면, CaO/MgO 비는 따라서 1.25 이상, 특히 5 이상 및 심지어 10 이상일 수 있다.

그러나, 본 발명의 문맥에 따르면, CaO의 함량과 견줄만하거나 심지어 더 높은 MgO 함량을 제공하는 제 2 실시예를 제안하는 것이 유용한 것으로 밝혀졌다. 그러므로 CaO/MgO 비는 0.8 이상이거나 심지어 1 또는 1.05보다 크거나 같다: CaO 및 MgO 각각의 함량이 다른 상기 비는 상기 조성물의 생분해에 있어서 유리한 영향을 가질 수 있다.

상기 조성물의 Na₂O 함량은 12% 이상, 특히 13 내지 19.5% 사이인 반면에, 바람직한 K₂O 함량은 0.5% 이상, 특히 0.5 내지 8% 사이이다.

알칼리토금속 산화물의 CaO 및 MgO의 경우처럼, 알칼리금속 산화물의 경우에, 상기 조성물은 일반적으로 K₂O보다 두드러지게 높은 Na₂O를 갖는다. 주어진 알칼리금속 산화물의 총 함량에 대해서, K₂O의 함량은 따라서 매우 낮거나 심지어 0 (예를 들어, 3% 미만, 특히 0.5 내지 2.5%)일 수 있다. 그러나, 본 발명의 범위 내에서, 예를 들어 5 내지 7%의 상당히 더 높은 K₂O 함량, 예를 들어 상기 조성물에 있는 알칼리금속 산화물의 총 합계 중량에 대해, 1/4 이상 또는 심지어 1/3 이상까지 나타낼 수 있는 K₂O을 또한 제공하는 것이 가능하다.

유리하게도, 상기 조성물은 다음 비율로 알칼리토금속 및 알칼리금속 산화물을 함유한다: R₂O/RO는 1.8보다 크고, 특히 2 내지 4 사이이다.

SiO₂+ Al₂O₃의 합은 상기 조성물의 점도 특성이 대부분 제어될 수 있게 한다: 상기 합은 60% 이상, 특별하게는 약 61 내지 67%가 되는 것이 바람직하다.

철 산화물(들)(전체 철)의 함량에 관하여, 이것은 상술된 바와 같이 선택적이다. 상기 조성물은 의도적으로나 불순물로 첨가된 낮은 철 산화물 함량을 가질 수 있다. 상기 조성물에 있는 이것의 존재는 획득된 광물성 모직물의 화재 반응에 대해 이로운 효과를 가질 수 있다.

철과 같이, 상기 조성물에 있는 P₂O₅의 존재는 선택적이고, 이것의 함량이 0, 또는 0.1%이하, 또는 0.1% 이상 및 1.5 또는 2% 이하인 것이 가능하다.

붕소 산화물은 알칼리 금속 산화물이 작용하는 방식과 유사하게 작용하는, 특히 플럭싱제(fluxing agent)로 작용하는 유리한 선택적 화합물로서, 광물성 모직물의 생분해에 유리한 것으로 보인다. 게다가 붕소 화합물의 존재는 특히, 광물성 모직물의 복사 구성성분의 열전도율을 낮춰서 단열성을 향상시키는 경향이 있다.

더욱이 상기 조성물은 일반적으로 조성물의 최대 2 내지 3%의 총 함량을 갖는 특정 수의 다른 소수 화합물들을 함유한다. 이러한 것은 예를 들어 소량의 TiO₂, MnO, SO₃등이 될 수 있다.

상기 조성물의 점성도 η(푸아즈 단위)이 logη= 2.5가 되는 온도인 T_log2.5, 및/또는 상기 조성물의 점성도 η이 logη= 3가 되는 온도인 T_log3는 용융점, T_liq보다 크고, T_log2.5- T_liq및/또는 T_log3- T_liq의 온도차는 10℃이상, 바람직하게는 20 또는 40℃이상이다. 상기 온도차는 본 발명 조성물의 "작업 영역", 즉 이들이 특히 내부 원심분리에 의해 섬유질화 될 수 있는 온도 범위를 정의한다.

상술된 바와 같은 광물성 모직물은, 상기 측정 방법이 중성 또는 약염기 pH, 또는 약산 pH를 포함하든지 만족스러운 수준의 생용해도를 갖는다.

그러므로, 본 발명에 따른 광물성 모직물은 일반적으로 pH 4.5에서 시간당 30 이상, 또는 40 또는 50 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 가지며, pH 7.5에서 시간당 30 이상, 특히 40 또는 50 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 갖는다.

일반적으로, 이러한 광물성 모직물은 또한 pH 4.5에서 시간당 30 이상 및 특히 40 또는 50 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 가지며, pH 6.9에서 시간당 30 이상 및 특히 40 또는 50 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 갖는다.

일반적으로, 이러한 광물성 모직물은 또한 pH 4.5에서 시간당 60 이상 및 특히 80 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값 및/또는 pH 6.9 또는 7.5에서 시간당 40 이상 및 특히 60 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 갖는다.

광물성 모직물은 단열재 및/또는 음향차단 제품 또는 수경 기판을 제조하기 위해 주로 사용된다. 본 발명의 주제는 또한 상기 정의된 광물성 모직물을 부분적으로나마 포함하는 어떤 제품이다.

보다 상세한 사항 및 이로운 특징은 아래의 바람직한 비제한적인 실시예의 설명으로부터 나올 것이다.

아래 표 1은 9개 실시예에 대한 화학 조성물을 중량%로 나타내는 것이다.

표 2는 화학 분석의 정확도(accuracy)는 약간 크고, 3가지 물리적 특징들, 즉 용융점(T_liq), 푸아즈 단위로 표현되는 점성도 η이 logη= 3이 되는 온도(T_log3) 및 푸아즈 단위로 표현되는 점성도 η이 logη= 2.5가 되는 온도(T_log2.5)가 또한 나타나는 3개의 다른 실시예를 제시하는데, 3개 온도는 ℃로 표현된다.

모든 화합물의 함량 합계가 100%보다 약간 작거나 크면, 100%로부터의 차이는 항상 분석될 수 없거나 소량 상태에서는 분석될 수 없는 소수 불순물/성분(TiO₂, SO₃)에 기인한 것이고/또는 이 분야에서 허용되는, 사용된 분석 방법에서의 근사값

때문이다.

	실시예1	실시예2	실시예3	실시예4	실시예5	실시예6	실시예7	실시예8	실시예9
SiO₂	46.3	41.5	41	46	48.1	44.6	46.5	49.94	51.3
Al₂O₃	19.9	19.6	20.1	18	16.9	19.5	17.6	17.3	16.5
CaO	5.1	10.1	7.9	5.8	4	8	5.9	5.1	5.2
MgO	0.5	0.3	3	6.1	6.1	2.3	4.4	2.2	3
Na₂O	19.4	19.0	13.8	17	13	13.6	16.7	13.7	12.7
K₂O	0.5	0.5	7.2	5	6	6.5	5.9	6.6	4.4
B₂O₃	8.3	9	6	1.2	3.5	5	1.6	5.1	3.4
Fe₂O₃	-	-	0.9	1	1.5	0.6	1.4	0.6	2.0
P₂O₅	-	-	-	-	1	0.0	0.0	0.0	1.6
총계	100	100	99.9	100.1	100.1	100.1	100	100	100.1
RO	5.6	10.4	10.9	11.9	10.1	10.3	10.3	7.3	8.2
R₂O	19.9	24	21	22	19	20.1	22.6	20.3	17.1

	실시예 10	실시예 11	실시예 12
SiO₂	46.35	49.38	49.64
Al₂O₃	19.9	17.3	17.9
CaO	5.1	5.1	7.8
MgO	0.04	2.2	2.7
Na₂O	19.4	13.7	16.6
K₂O	0.01	6.6	1.15
B₂O₃	8.95	5.05	4.15
Fe₂O₃	0.02	0.6	0.01
P₂O₅	0	0.04	0.01
TiO₂	-	-	0.02
SO₃	-	0.03	0.01
총계	99.77	100	99.99
RO	5.14	7.3	10.5
R₂O	19.41	20.3	17.75
T_liq	970	970	1050
T_log3	1072	1166	1139
T_log2.5	1183	1274	1242

상기 조성물은 특히 전술된 특허의 교시에 따라, 공지된 방법으로 내부 원심분리에 의해 섬유질화 된다.

T_log2.5- T_liq차이에 의해 정의된 이들의 작업 범위는 충분히 명확하다.

특히 중성 또는 약산성 pH(pH 4.9 또는 7.5)에서 측정되거나, 또는 산성 pH(4.5)에서 측정된 이들의 생분해성은 만족스럽다.

실시예 1 및 2는 본 발명의 제 1 실시예에 관한 것인데, 알칼리토금속류 중 가장 주된 산화물은 CaO이며, 알칼리금속 류 중에서 가장 주된 산화물은 Na₂O이다.

실시예 3 내지 9는 제 2 실시예에 관한 것인데, 반대로 알칼리토금속 류 중에서 MgO 함량, 및 알칼리금속 류 중에서 K₂O 함량 각각은 작지 않다.

이들의 특징들이 보다 정확하게 특정되는 실시예 10 내지 12는, 본 조성물이 우수한 용융성(T_liq는 그리 높지 않다) 및 과다한 어려움 없이 섬유질화 되어 처리되도록 충분한 작업 범위를 나타낸다는 것을 보여준다.

본 출원은 본 발명의 원리를 기술했지만, 본 발명의 범위 내에서 다른 관점, 이점 및 변형은 당업자에게 명백할 것이라고 이해할 수 있을 것이다.

Claims

생리적 매질에서 용해될 수 있는 광물성 모직물에 있어서,

다음 중량%로 아래 구성성분을 포함하는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물:

SiO₂38 - 52%, 바람직하게는 40% 이상,

특히, 41- 48%

Al₂O₃16 - 23%, 바람직하게는 17 - 21%

RO(CaO + MgO) 4 - 15%, 바람직하게는 5 - 12%

R₂O(Na₂O + K₂O) 16 - 25%, 바람직하게는 17 - 22%

B₂O₃0 - 10%, 특히1% 이상, 바람직하게는 3 - 9%

P₂O₅0 - 3%, 바람직하게는 0 - 1.5%

Fe₂O₃(전체 철) 0 - 3%, 바람직하게는 0 - 1.5%

TiO₂0 - 2%.
제 1항에 있어서, 4 내지 11%의 Cao를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 0.1 내지 7%의 MgO, 특히 0.3 내지 6.5%의 MgO를 함유하는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 다음 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물:

MgO/CaO ≥0.8, 특히 ≥1 또는 1.05.
제 1 내지 3항 중 어느 한 항에 있어서, 다음 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물:

CaO/MgO ≥1.25, 특히 ≥5 또는 ≥10.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 12% 이상, 특히 13 내지 19.5%의 Na₂O를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 0.5% 이상, 특히 0.5 내지 8%의 K₂O를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 다음 관계를 만족시키는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물:

R₂O/RO는 1.8 보다 크고, 특히 2 내지 4이다.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 60% 이상, 특히 61 - 67%의 SiO₂+ Al₂O₃를 포함하는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, (T_log2.5- T_liq)또는 (T_log3- T_liq)의 온도차가 10℃이상, 특히 20℃ 이상, 및 바람직하게는 40℃이상이 되도록, 온도 T_log2.5및/또는 T_log3, 및 용융점 T_liq을 갖는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, pH 4.5에서 시간당 30 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 갖고, pH 7.5에서 시간당 30 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 갖는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, pH 4.5에서 시간당 30 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 갖고, pH 6.9에서 측정된 시간당 30 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 갖는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, pH 4.5에서 시간당 60 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값 및/또는 pH 7.5에서 시간당 40 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값 및/또는 pH 6.9에서 시간당 40 ng/㎠ 이상의 용해 속도 측정값을 갖는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
선행 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 내부 원심분리에 의해 얻어지는 것을 특징으로 하는 광물성 모직물.
부분적으로나마 선행 청구항 중 어느 한 항에 따른 광물성 모직물을 포함하는, 단열재 및/또는 방음재 또는 수경 기판(soilless-culture substrate).