KR20070042154A - 라멜라 철(ⅲ) 산화물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 50 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 75 중량% 이상의 라멜라 구조를 갖는 철(Ⅲ) 산화물에 관한 것이다. 또한 본 발명은 라멜라 철(Ⅲ) 산화물의 제조 방법 및 그 용도에 관한 것이다.
Description
본 발명은 50 중량% 이상, 바람직하게는 75 중량% 이상의 라멜라(lamellar) 구조를 갖는 철(Ⅲ) 산화물에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 라멜라 철(Ⅲ) 산화물을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
또한, 본 발명은 라멜라 철(Ⅲ) 산화물의 용도에 관한 것이다.
철(Ⅲ) 산화물은 통상적으로 적색 내지 흑색의 결정 형태를 갖는다. 광물학에 있어서 상자성 변형(paramagnetic modification)은 적철광(hematite)이라고 지칭된다. 적철광은 미세-비늘(fine-scale)형, 판상(plate), 판상유사(plate-like)의 또는 밀집된(compact) 결정, 또는 각각의 그레인(grain), 또는 입자(particle)를 나타낼 수 있다. 미세-비늘형, 판상, 판상유사의 형태이기 때문에, 철(Ⅲ) 산화물은 상업적으로 철 운모(Fe mica)라는 이름으로 알려졌다.
본 발명에 있어서, 라멜라 구조는 철(Ⅲ) 산화물의 미세-비늘형, 판상, 판상유사 구조라고 이해될 수 있다.
철(Ⅲ) 산화물은 이러한 구조가 유용한 많은 적용 분야에서 이용된다. 이는 특히 막, 페인트 코팅, 다양한 종류의 코팅제에 적용되는데, 상기 철(Ⅲ) 산화물은 안료로서 종종 적절한 바인더와 함께 혼합되며, 예를 들면, 실외 철강 구조와 같은 하부구조(substructure)에 적용된다. 라멜라 철(Ⅲ) 산화물 입자의 존재로 인해, 상기 코팅제는 장벽 효과(barrier effect), 차폐 효과(shielding effect), 높은 내마모성 및 색-강화 막을 발달시킨다. 장벽 효과 및 차폐효과에 의하여 코팅제의 내성이 이해된다. 이는, 일반적으로, 코팅제가 하부구조에 적용되는 경우, 판상유사 철(Ⅲ) 산화물 입자가 실질적으로 하부 구조에 평행하고 부분적으로 서로 겹치도록(overlap) 배향된다는 점에서 이루어진다. 이는 "투과 물질(permeant)" 경로를 길게 하며, 이에 따라, 예를 들면 부식되도록 작용하는 물질("투과 물질")의 침투가 지연된다(장벽 효과). 또한 이와 비슷하게, UV, IR 방사-여기서 상기 방사는 상기 판상유사 입자에 의해 또는 판상유사 입자상에서, 각각, 굴절 또는 반사된다-, 온도 변화와 같은 외부환경의 영향에 의한 하부구조 및 바인더에 대한 급속한 손상은 회피된다(차폐 효과).
추가의 긍정적인 효과는 기계적 마모와 관련하여 증가된 하중 지지력에 있다. 코팅제 중 용매의 증발, 습윤 및 건조, 및 기계적 마모에 의하여, 통상적인 코팅제는 급속도로 불리하게 영향을 받으며 손상된다. 코팅제에 함유된 라멜라 철(Ⅲ) 산화물에 의한 강화는 그러한 마모를 방지한다.
그러나, 지금까지는, 천연 철(Ⅲ) 산화물은 라멜라 구조를 유지하면서는 단지 60 또는 50 ㎛ 정도의 입자로만 제공될 수 있었다는 문제가 있었다. 30 ㎛보다 큰 입자만이 손상되지 않는 라멜라를 갖기 때문에, 기껏해야, 입자 크기는 오직 30 ㎛까지 감소될 수 있었다. 따라서, 지금까지 전술한 라멜라 철(Ⅲ) 산화물의 장점 은 30 ㎛ 보다 큰 입자의 경우에만 이용될 수 있었다. 30 ㎛ 보다 작은 체(sieve) 잔여물의 철(Ⅲ) 산화물이 소량으로 더 사용될 수 있다 하여도, 이는 불량품으로 간주된다. 특히, 입자 크기가 작은 철(Ⅲ) 산화물은, 지금까지는 라멜라 구조의 입자 함량이 매우 낮은 그레인 혼합물로서 존재하기 때문에, 코팅제에서 의미가 있는 것으로 여겨지지 않으며, 라멜라 구조에 기인된 것으로 여겨지는 긍정적 효과는 장점으로 나타나지 않는다.
본 출원 이전에 공개되고 "MIOX MICRO-Serie"으로 호칭되는 천연 Fe 운모에 관한 출원의 데이터 시트에는, 주로 코팅제에 사용되는 제품(MICRO 30, MICRO 40, MICRO 50)이 기재되어 있는데, 이는 32 ㎛, 40 ㎛ 및 50 ㎛에서 2%의 체 잔여물을 갖으며, 조사된 시료 중 라멜라 함량은 90%이다. 가장 작은 상한의 그레인(MICRO 30)을 갖는 시료에 속하는 그레인의 합계 곡선 - 그레인 크기 분포의 그래프적 표현 - 은 이러한 시료 중 매우 작은 함량의 그레인이 미세 범위(fine range) 안에 존재한다 것을 보여준다.
유사한 철 산화물 제품은 JP 2 194 072 A 및 JP 61 031 318 A에 공지되어 있다.
종래의 기술에 있어서, 천연 Fe 운모는 특히 코팅제에 적용되는 경우 또 다른 단점이 있다고 한다. 영국, Peterlee 소재의, MPLC Laboratories Ltd.의 이름으로 출판된 과학 논문, "Production of synthetic lamellar iron oxide for use as a pigment in protective coatings" (저자: V. Carter 및 R.D. Laundon), 및 "Synthetic lamellar iron oxide: a new pigment for anti-corrosive primers" (저 자: E. Carter)에서는 의도되지 않은 높은 함량의 과립상 그레인 및 모폴로지적으로(morphologically) 부정형으로 형성된 천연 Fe 운모 그레인에 대하여 언급하고 있으며, 시료 중의 바람직하지 않은 불순물, 즉, 예를 들어 황철광(pyrite)과 같은 황함유 미네랄, 실리케이트, 카보네이트와 같은 수반된 미네랄에 대하여 언급하고 있는데, 이는 부식 저항성, 사용된 바인더와의 부착력, 내구성 및, 그에 따른 코팅제의 신뢰성에 대해 부정적 영향이 있다.
따라서, 천연 Fe 운모의 상기 단점을 방지할 수 있는 합성 철(Ⅲ) 산화물을 제공하는 것이 제안되었다. 대부분의 경우에 있어서, 예를 들면, 위에서 언급한 과학 논문에서 논의되었던 것과 같은 합성의 판상유사 Fe 운모 입자를 제조하기 위하여 적용되는 통상의 화학적 방법이다.
JP 2 024 364 A는 직경이 5 내지 200 ㎛이고 두께가 약 0.1 내지 5 ㎛인 철 산화물 입자로부터 자성 철 산화물의 제조에 관해 기재하는데, 철 산화물은 특별한 조성으로 환원성 기체 조건하에서 환원되고 이어서 자성 철 산화물로 산화된다.
대부분의 경우에 있어서 합성 Fe 운모는 그 제조를 위한 방법이 높은 비용을 수반하고 복잡하며 다기능(multifunctional)이 아니기 때문에 불리하다. 공정 기술상의 변화 또는 설비의 변경 없이는, 종종 모노그레인(monograin), 즉, 실질적으로 동일 또는 유사한 그레인 크기의 판상유사 Fe 운모 입자만이 제공될 수 있다.
본 발명의 목적은 낮은 비용으로 광범위 적용을 위한 라멜라 구조의 철(Ⅲ) 산화물을 제공하는 것이며, 더욱 넓고 그러나 또한 더욱 미세한 그레인 크기 범위의 내의 라멜라 입자 함량이 제공된다.
본 발명에 따르면, 상기 목적은 철(Ⅲ) 산화물이 기계적으로 가공된 천연 기원의 철(Ⅲ) 산화물이라는 점, 및 철(Ⅲ) 산화물 중 50 중량% 이상, 바람직하게는 70 중량% 이상, 특히 바람직하게는 90 중량% 이상이 10 ㎛ 보다 작은 입자 크기로 제공된다는 점에서 달성된다.
본 발명에 따르면, 기계적으로 가공된 철(Ⅲ) 산화물은 미분화(micronised), 즉 분쇄(grind)될 수 있다. 바람직하게는, 기계적 가공은 이하 기재된 방법에 의하여 수행된다.
본 발명에 따르면, 천연 기원의 철(Ⅲ) 산화물은 철 입자가 천연의 원천, 주로 천연 광상으로부터 얻어진다는 것을 의미한다.
입자 크기가 10 ㎛ 보다 작은 라멜라 철(Ⅲ) 산화물의 함량이 증가된 최종 제품은 품질 및 그 응용성 측면에서 향상된다. 이는 박막 코팅제가 중요한 산업 분야에 적용될 뿐만 아니라, 일반적으로 막 및 코팅제에서의 용도에 적용된다. 상기 판상유사 입자의 미세 그레인 크기 및 그레인 크기 분포에 기초하여, 코팅되는 하부 구조상의 코팅제의 적용 도중 판상유사 입자의 배열 및 겹침이 용이하고 신속하게 이루어질 수 있다. 하부구조의 표면과 실질적으로 평행한 개개의 서로 다른 크기의 판상유사 입자의 배열은, "가로로 배열되고(transversely arranged)", "직립한(upright)" 그레인, 즉 바람직한 배향으로 배열되지 않은 입자에 의해서만 악화된다. 상기 입자의 바람직하지 않은 배향은 또 다른 인접한 판상유사 입자의 배열에 의하여 자동적으로 수정된다. 또한, 특히 서로 다른 크기의 판상유사 입자로 인한 실질적으로 평형이며 또한 상호 겹치는 철(Ⅲ) 산화물 입자의 배열에 있어서, 우발적으로 침투하는 유해 물질을 위한 경로는 거의 없게 되는데, 이는 코팅의 장벽 및 차폐 효과와 관련하여 중요한 것이다. 유사하게, 판상유사 입자의 배열은 더 높은 충진 밀도(packing density)를 야기하며, 이는 또한 코팅의 불침투성의 측면에서 유리한 것이 된다.
그레인 크기 분포는 최종 제품에서 인식될 수 있으며 단순한 방법, 예를 들면 현미경을 사용하여 측정될 수 있다. 모노그레인, 즉 실질적으로 크기가 동일하거나 유사한 그레인 입자는 실질적으로 없지만, 오히려 크기 면에서 동일하지 않은 많은 입자가 관찰되며, 그럼으로써, 크기가 서로 다른 그레인은 최종 제품에서 분산되어 및/또는 겹쳐져서 제공된다. 천연 철(Ⅲ) 산화물의 그레인 분포는, 예를 들면, 그레인 합계 곡선을 사용하여 연구될 수 있는데, d10, d50 및/또는 d98 수치(그러한 제품을 판단하기 위하여 통상적으로 사용되는 산술적인 수치)는 통상적으로 서로 다르며(서로 동일하지 않은 관계이다), 한편 실질적으로 동일한 수치는 모노그레인으로 지칭되며, 따라서 합성의 철(Ⅲ) 산화물에 해당한다. 천연의, 기계적으로 가공된 판상유사 Fe 운모 입자는 그들의 천연 미네랄 구조에서 유래하고 용이하게 인식가능한 특유의 파괴(fracture) 특성을 나타낸다. 또한, 천연 철(Ⅲ) 산화물의 전형은 상이한 미네랄로지(mineralogy)의 상(phase)과의 연정(intergrowth)의 존재 및/또는 수반된 미네랄의 존재이다. 예를 들면, 실리케이트, 카보네이트 등과의 연정이 발견되는데, 이들은 단일 그레인으로서(미네랄이 수반됨) 제공될 수 있다. 본 발명의 천연 철(Ⅲ) 산화물의 시료에 수반된 미네랄의 함량은 10% 이하 또는 심지어 15%까지의 범위일 수 있다. 응용 분야에 따라서 수반된 미네랄의 함량은, 예를 들면, 적어도 수반된 미네랄 중 대다수를 제거함으로써 감소될 수 있으며, 또는 그들은 유지될 수도 있다.
최종 제품에 대한 바람직한 최대 입자 크기 분포 및 최적 입자 크기 분포에 충실함은 통상의 방법, 예를 들면 입도 곡선(grading curve)에 의하여 확인될 수 있다. 입자 크기가 서브미크론 범위일 수 있는 것도 그들의 특성이다. 응용 분야에 따라서, 철(Ⅲ) 산화물은 바람직한 임의의 입자 밴드(particle band)로 제공될 수 있다. 이에 따라, 예를 들면, 1 ㎛ 내지 3 ㎛, 5 ㎛ 내지 10 ㎛의 범위, 또는 다른 범위 - 또한 더욱 미세한 그레인 크기 - 가 바람직할 수 있다. 물론 서브미크론(submicron) 범위의 입자 밴드도 제공될 수 있다.
최종 제품이 10 ㎛ 보다 작은 라멜라 철(Ⅲ) 산화물을 약 90 중량% 함유하는 것이 바람직할 수 있다. 바니시(varnish) 또는 유사한 페인트 코팅과 같은 코팅제에서, 이는, 장벽 효과, 차폐 효과 및 내마모성이 더욱 개선될 수 있기 때문에, 예를 들면, 특별한 장점이 될 있다. 또한 기계적 마모, 변동하는 주변 조건, 예컨데 온도, 습도, 건조도 등에 대한 저항성은 현저하게 증가될 수 있다. 상기 입자 크기 분포에 충실한 경우, 예를 들면 바니시에서 철(Ⅲ) 산화물 입자의 높은 충진 밀도가 달성될 수 있으며, 이에 따라 바니시는 부가적으로 기계적 마모에 더욱 강하게 된다.
본 발명의 다른 특성에 따르면, 철(Ⅲ) 산화물은 5 ㎛ 보다 작거나 같은 입자 크기 중에 존재할 수도 있다. 본 발명의 철(Ⅲ) 산화물의 최대 그레인 크기는 본 발명에 따라 정의된 크기 내에서, 응용 및 최종 제품의 바람직한 특성에 따라 변할 수 있다는 점이 언급되어야 한다.
철 산화물의 라멜라 구조를 나타내고 또한 특성을 기술하기 위하여, 종횡비(aspect ratio)가 적용될 수 있다. 본 발명의 범위 내에서, 철(Ⅲ) 산화물 입자(라멜라)의 두께 또는 높이에 대한 최대 직경의 비에 의하여 그레인이 이해될 수 있다. 종횡비를 측정하기 위하여, 바람직하게는 가장 큰 그레인 범위에서의 철(Ⅲ) 산화물 입자가 사용된다. 본 발명에 따르면, 실질적으로 20:1, 바람직하게는 5:1인 철(Ⅲ) 산화물의 라멜라의 종횡비 [최대 직경/두께]가 특히 증가된 응용 가능성의 관점에서 유리하다.
본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물을 코팅제, 특히 박막 용도를 위하여 적용하는 경우, 따라서, 층 두께, 즉 판상유사 입자의 두께가 2 ㎛인 판상유사 철(Ⅲ) 산화물 입자가 약 15 ㎛의 코팅 두께를 갖는 코팅제를 위하여 선택되고 적용된다. 이러한 예에 따르면, 코팅제가 판상유사 철(Ⅲ) 산화물 입자로 이루어진 3 내지 5 층 또는 그보다 더 많은 층을 포함하며, Fe 입자는 코팅제 하부구조와 실질적으로 평행한 배향으로 제공될 수 있다.
본 발명 범위 내에서 다른 특성에 따르면, 합성 기원의 철(Ⅲ) 산화물은 상기 철(Ⅲ) 산화물에 혼합될 수 있다. 적절하게, 합성 철(Ⅲ) 산화물은 상기 라멜라 구조를 갖는다; 바람직하게, 이는 본 발명의 최대 그레인 크기 내이다. 유리하게도, 그것은 본 발명에 따른 천연 철(Ⅲ) 산화물과 동일하거나 유사한 종횡비를 갖는다. 이러한 방식으로, 천연 및 합성 Fe 운모의 혼합물이 제공된다. 이러한 점은, 특별한 응용을 위하여, 예를 들면, 그레인 밴드에 있어서 소정의 입자 크기가 우세한 것이 바람직한 경우 유리할 수 있으며, 이는 합성 기원의 철(Ⅲ) 산화물을 이용함으로써 더 용이하게 얻을 수 있다. 이러한 경우에 있어서, 예를 들면, 그러한 혼합물이 합성 철(Ⅲ) 산화물을 약 10% 이하 또는 심지어 15%까지 포함하는 것을 생각할 수 있다.
합성 철(Ⅲ) 산화물을 제공하는 것에 관하여, 본래 공지된 다양한 방법 을 - 예컨대 위에서 나타낸 것 - 생각할 수 있다. 또한 예를 들면, 황산철에서 출발하는 철의 열분해, 또는 Penniman-Zoph 방법과 같은 수성 매체 중에서의 산화 방법 또는 아닐린 방법이 적용될 수 있으며, 이러한 방법들은 안료로서의 철(Ⅲ) 산화물의 제조를 위하여 일반적으로 사용된다. 예를 들면 적절한 산 중에서 철 스크랩(scrap)의 용해, 이어서 압력 하에서 보호 가스 - (예를 들면, 질소) - 분위기 중에서의 제어된 침전에 의하여 합성 철(Ⅲ) 산화물이 제조될 수도 있다.
대안으로서, 철(Ⅲ) 산화물은 통상적으로 철 산화물 용액으로부터 본래 공지된 조건하에서 결정 성장에 의하여 성장될 수 있다. 철(Ⅲ) 산화물 결정은 본 발명의 바람직한 최대 입자 크기까지 성장된다. 결정을 더욱 큰 결정으로 성장시키는 것도 생각할 수 있으며, 그 후에 결정은 기계적으로 분쇄되어 본 발명의 입자 크기 한도로 된다. 결정의 성장 도중, 적절히 - 그들의 응용에 따 라 - 철(Ⅲ) 산화물 결정의 라멜라 구조의 형성 및 보존에 주의가 기울어져야 한다.
또한 본 발명에 따른 라멜라 철(Ⅲ) 산화물을 제조하기 위한 방법이 제공되어, 철(Ⅲ) 산화물이 충격 파쇄기(impact crusher) 내에서 예컨대 본래 공지된 제트 밀(jet mill)에 의하여 본 발명의 입자 크기로 분쇄된다는 점에서, 본 발명의 목적은 달성된다. 이러한 예에 있어서, 증기 팽창이, 예를 들어, 밀 내에서 철(Ⅲ) 산화물 입자를 가속하기 위하여 적용될 수 있다.
대안적으로, 예컨대 본래 공지된 전단 밀(shear mill)에 의하여 철(Ⅲ) 산화물에 전단 응력(shearing stress)을 가하는 것을 생각할 수도 있다. 그러한 과정 도중에, 철(Ⅲ) 산화물 입자는 마찰에 의하여 분쇄된다.
상기 이러한 방법은 그레인의 라멜라 구조를 유지하면서 바람직한 입자 크기에 도달하기 위하여 적당하고 효과적이며 저비용의 철(Ⅲ) 산화물 입자의 기계적 가공을 구성한다는 것이 나타났다. 놀랍게도, 특히 제트 밀을 사용하는 경우에 이러한 점이 발견되었다.
기계적 가공 단계 이후에, 철(Ⅲ) 산화물을 입자 분획(particle fraction), 입자 범위 또는 입자 밴드로 분리하는 것이 바람직하다. 이러한 형태에 있어서, 본 발명의 철(Ⅲ) 산화물이 더욱 가공하기 위하여 제공될 수 있다. 공기압 분리기(pneumatic air separators), 원심력 분리기 등과 같은 시프팅 장치(sifting devices), 또는 다른 분획 및 분리 장치가 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물의 사용에 관하여, 많은 옵션이 존재한다. 본 발명의 철(Ⅲ) 산화물이 기계적 마모로부터 하부구조를 보호하기 위하여 코팅제에서나 또는 광, 예를 들면 UV, IR 광으로부터 하부구조를 보호하기 위한 목적의 코팅제에 적합한 것처럼, 부식으로부터 하부구조를 보호하기 위하여 바니시와 같은 코팅제로서도 적합하다는 것이 발견되었다. 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물에 의하여 코팅되는 하부구조상의 코팅제의 부착이 코팅제의 중간층에 있어서도 매우 향상될 수 있음이 발견될 수 있었다. 상기 보호 특성은 일반적으로 철(Ⅲ) 산화물을 위한 바인더의 종류에 관계없이 향상될 수 있다. 이러한 방식으로 하중 지지력 및 이에 따라 코팅제의 유효 수명도 향상될 수 있다. 하부구조로서, 금속 또는 비금속 표면, 물품(object) 및 다른 것들이 있다. 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물은, 예를 들면 실외 철강의 하부구조를 위하여, 바니시, 착색제(colours) 등에서의 안료로서 특히 효과적으로 적합하다.
유사하게, 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물에 의하여 보트, 서핑보드(surfboard), 장식용품, 전기 기구 및 많은 다른 것들과 같은 물품을 위한 코팅제, 예를 들면, 장식용 코팅제의 광학 효과, 금속성의 광택이 얻어질 수 있으며, 및/또는 향상될 수 있다.
그러나, 본 발명의 철(Ⅲ) 산화물의 응용 분야는 코팅제에 제한되지는 않으며, 합성 재료 제품에 있어서의 충전제(filler)로서의 사용까지도 확장될 수 있다. 합성 재료 제품으로서, 예를 들면, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 유리섬유 강화 합성 재료 및 기타 물질을 고려할 수 있다.
또한, 놀랍게도 장벽 효과, 차폐 효과, 기계적 마모로부터의 보호, 광학 효과 등에 관한 본 발명의 철(Ⅲ) 산화물의 특성이 특히 세라믹 산업 제품에 잘 이용될 수 있다는 점이 발견되었다. 따라서 본 발명의 철(Ⅲ) 산화물은, 예를 들면, 타일, 세면대 등과 같은 위생 목적을 위한 제품, 특히 그 표면의 보호 및/또는 처리를 위하여 적용되는 세라믹 재료에서의 첨가제로서, 예를 들면, 안료로서 탁월하게 적합하다.
이러한 상기 가능한 응용 이외에, 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물은 작은 입자 크기 범위의 철(Ⅲ) 산화물의 라멜라 구조가 장점이 되는 다른 많은 적용에 적합하다.
이하, 도면에서 도시되는 예시적인 구현예에 의하여 본 발명을 더욱 상세하게 설명하기로 한다.
도면에 있어서,
도 1은 표의 형태로 천연 및 합성 기원의 철(Ⅲ) 산화물의 비교를 도시하며;
도 2는 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물 시료를 전자 현미경으로 5000배 확대하여 찍은 사진을 도시하며;
도 3은 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물 시료를 전자 현미경으로 10000배 확대하여 찍은 사진을 도시하며; 및
도 4 내지 6은 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물 시료를 전자 현미경으로 찍은 또 다른 사진을 도시한다.
더욱 상세하게는, 도 1은 천연 철(Ⅲ) 산화물 시료 및 합성 철(Ⅲ) 산화물 시료의 다양한 실험 결과를 서로 비교한 표를 도시한다. 실험은 화학적 및 물리적 분석을 포함한다; 그 중에서도 퇴적학적(sedimentologic) 방법(그레인 크기 분석). 실험된 천연 철(Ⅲ) 산화물 시료는 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물이 아니라는 점이 언급되어야 한다. 상기 도면은 천연 및 합성 철(Ⅲ) 산화물 사이의 차이를 본질적으로 도시한다.
도 1에 따른 화학적 분석 결과로부터, 천연 철(Ⅲ) 산화물에 속하는 데이터도 각각 Fe2O3 또는 Fe 이외에 다른 물질 또는 원소 부분을 함유하고 있음을 알 수 있다. 합성 철(Ⅲ) 산화물은 97 중량%까지의 순도를 갖고 있다. 그레인 크기에 관한 데이터는 천연 철(Ⅲ) 산화물에는 그레인 밴드, 예를 들면 다양한 입자 크기의 그레인이 존재하는 반면, 합성 철(Ⅲ) 산화물은 주로 모노그레인으로 이루어져, 즉 실질적으로 하나의 그레인 크기가 우세하다는 것을 도시한다. 두 종류의 철(Ⅲ) 산화물 간의 차이는 또한 종횡비에도 나타난다.
도 2는 전자현미경으로 5000배 확대하여 찍은, 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물 시료의 사진을 도시한다. 유사하게, 도 3에서 전자현미경으로 찍은, 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물 시료의 사진을 볼 수 있는데, 여기서는 상기 시료는 10000배 확대하여 도시된다. 네 도면에 있어서 눈금을 표시함으로써, 그레인은 10 ㎛ 한도 이하라는 점은 명확해 진다. 또한, 대다수, 약 90%의 철(Ⅲ) 산화물 입자가 우수하게 보존된, 원래의 판상유사 형상을 - 기계적 가공에도 - 갖고 있다는 것을 알 수 있다. 유사하게, 입자 크기 분포를 관찰할 수 있다.
또한 도 4 내지 도 6에 따른 사진에 의하여, 본 발명에 따른 철(Ⅲ) 산화물 그레인의 판상유사 형상뿐만 아니라 그레인 분포, 개개의 입자의 크기, 특히 층 두 께가 도시되며, 상기 사진에는 200 ㎛ 눈금이 표시되어 있다. 도 4에 있어서, 천연 철(Ⅲ) 산화물 때문에 부분적으로 형성된, 다른 미네랄과 Fe 운모 입자의 연정을 관찰할 수 있으며, 이는 주로 실리케이트이다.
본 발명에 따른 라멜라 구조의 철(Ⅲ) 산화물에 의하여, 지금까지 가능한 것보다 더 얇은 막층이 얻어질 수 있으며, 이는, 그럼에도, 비용 및 경제적 효율의 측면뿐만 아니라 장벽 효과, 차폐 효과, 하중 지지력, 내구성의 측면에서 높은 특성 요구를 만족한다.
Claims (13)
- 50 중량% 이상, 바람직하게는 75 중량% 이상의 라멜라(lamellar) 구조를 갖는 철(Ⅲ) 산화물로서, 상기 철(Ⅲ) 산화물은 기계적으로 가공된 천연 기원의 철(Ⅲ) 산화물이며, 상기 철(Ⅲ) 산화물 중 50 중량% 이상, 바람직하게는 70 중량% 이상, 특히 바람직하게는 90 중량%이 10 ㎛ 보다 작은 입자 크기로 제공되는 것을 특징으로 하는 철(Ⅲ) 산화물.
- 제1항에 있어서, 상기 철(Ⅲ) 산화물은 5 ㎛보다 작거나 같은 입자 크기로 제공되는 것을 특징으로 하는 철(Ⅲ) 산화물.
- 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 철(Ⅲ) 산화물의 라멜라의 종횡비[최대 직경/두께]는 실질적으로 20:1 내지 5:1, 바람직하게는 10:1인 것을 특징으로 하는 철(Ⅲ) 산화물.
- 제3항에 있어서, 합성 기원의 철(Ⅲ) 산화물이 혼합되어 있는 것을 특징으로 하는 철(Ⅲ) 산화물.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 혼합된 합성 철(Ⅲ) 산화물은 본질적으로 통상적인 방법, 예를 들면, 결정 성장에 의하여 제조된 것을 특징으 로 하는 철(Ⅲ) 산화물.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 상기 라멜라 철(Ⅲ) 산화물의 제조 방법으로서, 상기 철(Ⅲ) 산화물은 제트 밀과 같은 충격 분쇄기 내에서 기계적으로 가공되는 것을 특징으로 하는 철(Ⅲ) 산화물의 제조 방법.
- 제6항에 있어서, 상기 기계적 가공 이후에, 상기 철(Ⅲ) 산화물이 입자 또는 그레인(grain) 밴드(bands) 각각으로, 분리되는, 예컨데 시프팅(sifting)되는 것을 특징으로 하는 철(Ⅲ) 산화물의 제조 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 철(Ⅲ) 산화물의 용도로서, 부식으로부터 하부구조(substructure)를 보호하기 위한 바니시(barnish)와 같은 코팅제를 제조하기 위한 용도.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 철(Ⅲ) 산화물의 용도로서, 기계적 마모로부터 하부구조를 보호하기 위한 바니시와 같은 코팅제를 제조하기 위한 용도.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 철(Ⅲ) 산화물의 용도로서, 하부구조(substructure)를 위한 광 차폐(light sheild)로서 바니시와 같은 코팅제를 제조 하기 위한 용도.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 철(Ⅲ) 산화물의 용도로서, 보트, 서핑보드, 장식 용품 등과 같은 물품의 장식 코팅제를 제조하기 위한 용도.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 철(Ⅲ) 산화물의 용도로서, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리아미드, 유리섬유 강화(fiber-glass reinforced) 합성 재료 등과 같은 합성 재료 제품에서 충전제(filler)로서의 용도.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 철(Ⅲ) 산화물의 용도로서, 세라믹 재료에서의 첨가제로서의 용도.
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