KR20140127229A

KR20140127229A - 미네랄 울의 제조 방법

Info

Publication number: KR20140127229A
Application number: KR1020147020700A
Authority: KR
Inventors: 세바스티앙 보피스; 리샤흐 클라또
Original assignee: 쌩-고벵 이조베르
Priority date: 2012-01-27
Filing date: 2013-01-25
Publication date: 2014-11-03
Also published as: CN104066688A; EA026156B1; BR112014017816B1; EP2807124A1; AU2013213481A1; DK2807124T3; CL2014001921A1; JP2015506901A; AU2013213481B2; DK2807124T5; ZA201405532B; PL2807124T3; WO2013110897A1; EA201491429A1; JP6125538B2; FR2986227A1; CA2860608A1; NZ627475A; KR102026263B1; CO7030954A2

Abstract

본 발명의 주제는 화학적 조성이 다음 성분을 다음과 같이 한정된 한도 내의 중량 기준 양으로 포함하는 용융된 유리를 수득하기 위해 사용된 용융 단계: SiO₂ 39-55％ Al₂O₃ 16-27％ CaO 3-35％ MgO 0-5％ Na₂O+K₂O 9-17％ Fe₂O₃ 0-15％ B₂O₃ 0-8％, 이어서 상기 용융된 유리를 인발하는 단계를 포함하고, 상기 용융 단계는, 내화성 블록으로 제조된 탱크 및 상기 용융된 유리에 침지된 2개 이상의 전극을 포함하는 로에서 전기적 용융에 의해 수행되고, 상기 용융된 유리와 접촉하는 상기 내화성 블록 중 하나 이상은 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조되는, 미네랄 울의 제조 방법이다. 이렇게 수득된 미네랄 울은 ZrO₂ 0.05 중량％ 내지 1 중량％를 함유한다.

Description

미네랄 울의 제조 방법{METHOD FOR PRODUCING MINERAL WOOL}

본 발명은 유리의 용융 분야에 관한 것이다. 본 발명은 더욱 구체적으로는 섬유화에 의해 미네랄 울로 전환되도록 의도된 유리의 전기적 용융에 관한 것이다.

내부 원심분리 방법, 즉 고속으로 회전하고 구멍이 난 원심분리기를 사용하는 내부 원심분리 방법에 의해 섬유화될 수 있는 유리 조성물은 출원 WO 00/17117로부터 공지되어 있다. 이들 조성물은 특히 높은 알루미나 함량 (16％ 내지 27％) 및 높은 함량의 알칼리 금속 산화물 (10％ 내지 17％), 39％ 내지 55％의 실리카 함량을 특징으로 한다. 이렇게 생성된 미네랄 울은 표준 조성의 유리 울에 비해 현저하게 향상된 열적 성질 (특히 화재 및 고온에 대한 내성)을 나타낸다. 이러한 유형의 유리는 화염로 또는 전기로 내에서 용융될 수 있다.

전기로는 내화성 물질로 제조된 블록으로 형성된 측벽 및 바닥을 포함하는 탱크를 포함하고, 전류를 용융된 유리 내에 도입하는 전극을 갖추고 있다. 전기를 전도할 수 있는 용융된 유리는 줄 효과(Joule effect)에 의해 가열되고, 용융된 유리의 전체가 저항을 구성한다.

상기한 유형의 유리의 용융 동안, 전기로의 탱크는 일반적으로 산화크롬을 기본으로 하거나 높은 함량의 산화크롬 (10 중량％ 이상)을 포함하는 내화성 블록으로 형성된다. 예를 들어 소시에테 유로펜느 데 프로뒤 레프락테르 (Societe Europeenne des Produits Refractaires, SEPR)에 의해 지르크롬(Zirchrom)^® 상표 하에 판매되는 내화물 (예를 들어, 산화크롬 30 중량％ (지르크롬^® 30) 또는 산화크롬 83.5％ (지르크롬^® 85)를 포함함), 또는 RHI AG에 의해 제품번호 모노프락스(Monofrax) K-3 (산화크롬 28％) 및 모노프락스 E (산화크롬 75％) 하에 판매되는 내화물 등의 일련의 내화물을 언급할 수 있다.

이들 내화물은, 이러한 유형의 유리의 전기적 용융 동안 마주치는 매우 높은 온도 범위 (1800℃ 이하, 상기 로의 어떤 부분에서는 그 이상) 내에서, 용융된 유리에 의한 부식에 대한 그들의 매우 높은 내성 때문에 사용된다.

그러나, 본 발명자들은 이러한 생산 조건 하에 원심분리기의 구멍이 불투명화된 유리에 의해 신속하게 막히고, 상기 원심분리기를 사용불가능하게 만들며 따라서 교체가 필요하게 만든다는 것을 발견하였다.

본 발명의 목적은

- 화학적 조성이 다음 성분을 이하에 한정된 한도 내의 중량 함량으로 포함하는 용융된 유리를 수득하게 할 수 있는 용융 단계:

SiO₂ 39-55％

Al₂O₃ 16-27％

CaO 3-35％

MgO 0-5％

Na₂O+K₂O 9-17％

Fe₂O₃ 0-15％

B₂O₃ 0-8％

- 이어서, 상기 용융된 유리를 섬유화하는 단계를 포함하며,

상기 용융 단계는, 내화성 블록으로 제조된 탱크 및 상기 용융된 유리에 침지된 2개 이상의 전극을 포함하는 로(furnace)에서 전기적 용융에 의해 수행되고, 상기 용융된 유리와 접촉하는 상기 내화성 블록 중 하나 이상은 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조된 것인, 미네랄 울의 제조 방법을 제공함으로써, 이러한 단점을 극복하는 것이다.

"전기적 용융"이란 용어는 유리가 어떠한 다른 가열 수단, 예컨대 화염을 사용하지 않고, 유리 조 내에 침지된 전극에 의해 줄 효과에 의해 용융된 것을 의미하는 것으로 이해된다.

탱크의 적어도 일부에 높은 지르코니아 함량을 갖고 산화크롬이 대폭 감소된 내화물을 사용하면 원심분리기의 구멍의 어떠한 막힘도 방지할 수 있다. 이러한 내화물은 "높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 물질"로서 본 명세서에서 계속 언급된다.

산화크롬을 기본으로 한 내화물의 사용 동안, 내화물의 점진적 마모가 매우 낮은 정도일지라도, 용융된 유리를 미량의 산화크롬으로 오염시키고, 이러한 미량은 이러한 특정 유형의 유리에서 그의 액상선 온도를 매우 강하게 증가시키는 효과를 갖는 것으로 드러났다. 이어서, 액상선 온도는 원심분리기의 차가운 지점에서 약 1160℃의 온도 이상으로 올라가고 이러한 가장 차가운 영역에서 유리의 실투를 야기하여 구멍이 막힐 수 있다.

예를 들어, 43.3％의 SiO₂, 21.4％의 Al₂O₃, 5.9％의 Fe₂O₃, 15.0％의 CaO, 2.5％의 MgO, 7.2％의 Na₂O 및 3.95％의 K₂O를 포함하는 유리는 1150℃의 액상선 온도를 갖는다. 이러한 온도는 단지 100 ppm의 Cr₂O₃를 첨가한 후 1200℃까지 그리고 200 ppm의 Cr₂O₃를 첨가한 후 1240℃까지 변화한다.

높은 지르코니아 함량을 갖는 물질의 산화지르코늄 함량은, 용융된 유리에 의한 부식에 대한 물질의 내성을 최적화하기 위해, 바람직하게는 85％ 이상, 특히 90％ 이상 및 심지어 92％ 이상이다. 본원에서 구체화된 함량 모두에 대해 이들은 중량 기준 함량이다.

덜 바람직한 실시양태에 따르면, 산화지르코늄 함량은 60％ 내지 70％일 수 있다. 예를 들어, 지르콘 (ZrSiO₄)으로 이루어진 내화물이 관련될 수 있다. 그들의 더 열등한 고온 저항에 기인하여, 이들 내화물은 바람직하게는 로의 바닥에 위치될 것이다.

산화크롬 함량은 유리하게는 1％ 이하, 특히 0.5％ 이하이다. 이는 더욱 바람직하게는 심지어 0 또는 어떠한 경우는 미량의 형태일 수 있다.

높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 물질은 바람직하게는 ZrO₂ 이외의 다른 산화물을 포함하는데, 왜냐하면 ZrO₂ 결정이 결정학적인 상에서의 변화에 기인하여 지르코니아로 이루어진 제품의 기계적 성질을 손상시킬 수 있는 비정상적인 팽창 특징을 나타내기 때문이다. 이러한 이유로, 높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 물질은 바람직하게는 SiO₂, Al₂O₃, B₂O₃, P₂O₅, Na₂O, CaO, MgO, SrO 또는 BaO로부터 선택된 하나 이상의 "안정화" 산화물을 포함한다. 안정화 산화물의 함량은 전형적으로 2％ 내지 7％의 범위 이내에 있다.

높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 물질의 블록은, 예를 들어 소결된 세라믹 또는 내화성 콘크리트로 제조되거나 또는 전기주조 블록일 수 있다 (아크로에서 출발 물질의 혼합물을 용융시킨 후 몰드에서 주조하고 이어서 어닐링 단계에 의해 수득됨).

소결된 세라믹으로 제조된 블록은 바람직하게는 MgO를 사용하여 안정화된 지르코니아로 제조된다. 이들은 바람직하게는 92％ 이상의 ZrO₂, 2％ 내지 5％의 MgO 및 1％ 내지 3％의 SiO₂를 포함한다. 예를 들어, 사브와 레프락테르(Savoie Refractaires)에 의해 제품번호 지랄(Ziral) 94 하에, RHI 글라스 게엠베하(RHI Glas GmbH)에 의해 제트랄(Zettral) 95 GR 하에 또는 지르코아(Zircoa)에 의해 3004 하에 시판된 내화물을 언급할 수 있다.

내화성 콘크리트는 바람직하게는 2％ 내지 4％의 CaO 및 1％ 미만의 SiO₂, Al₂O₃ 및 TiO₂를 포함한다. 예를 들어, 지르코아에 의한 제품번호 0878 하에 시판된 제품일 수 있다.

전기주조 블록 형태일 때, 높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 물질은 바람직하게는 산화물 SiO₂, Na₂O 및 Al₂O₃를 포함하고 특히 다음 화학적 조성을 나타낸다:

ZrO₂ > 92％

SiO₂ 2-6.5％

Na₂O 0.1-1.0％

Al₂O₃ 0.4-1.2％

Fe₂O₃+TiO₂ < 0.6％

P₂O₅ < 0.05％

예를 들어, SEPR에 의해 제품번호 ER 1195 하에 시판되고, 약 94％의 ZrO₂, 4％ 내지 5％의 SiO₂, 약 1％의 Al₂O₃ 및 0.3％의 Na₂O를 포함하는 블록인 내화물을 언급할 수 있다.

유리의 용융 동안 전기적 소모를 안정화시키고 내화물에 손상을 일으킬 수 있는 내화물에서의 임의의 단락을 예방하기 위해, 높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 물질의 전기 저항은 100 Hz의 주파수에 대해 1500℃에서 바람직하게는 30 Ω·㎝ 이상, 실제로 심지어 50 Ω·㎝ 이상이다.

로의 탱크는 일반적으로 탱크의 바닥에 또는 측벽 상에 위치한 하나 이상의 주조 개구부를 포함한다. 측벽에 위치하는 경우, 개구부는 일반적으로 벽들 중 하나의 하위 부분에 위치한다.

높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 블록은 바람직하게는 매우 높은 온도 (예를 들어 1600℃ 또는 1700℃ 이상)에서 용융된 유리와 접촉하면서 탱크의 일부에 위치되고/되거나 강한 대류 전류에 노출될 것이다.

바람직하게는, 용융된 유리와 접촉하는 탱크의 측벽을 형성하는 내화성 블록은 높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 물질로 제조된다. 이는 왜냐하면 용융된 유리에 의한 내화물의 부식 정도가 최고 수준인 것이 측벽과 전극 사이에 강한 대류 운동의 결과 측벽에서이기 때문이다.

바닥의 적어도 일부는 일반적으로 상당히 약하게 부식된다는 것이 관찰되었고, 따라서 더욱 내구성이면서 덜 비싼 산화크롬을 기본으로 한 내화물의 선택이 특히 주목할만하다. 이러한 이유 때문에, 바닥을 형성하는 내화성 블록의 적어도 일부 및 특히 모두는 유리하게는 산화크롬 20％ 이상을 포함하는 내화성 물질로 제조된다.

예를 들어, 소시에테 유로펜느 데 프로뒤 레프락테르 (SEPR)에 의해 지르크롬^® 상표 하에 판매되는 내화물 (예를 들어, 산화크롬 30 중량％ (지르크롬^® 30) 또는 산화크롬 83.5％ (지르크롬^® 85)를 포함함), 또는 RHI AG에 의해 제품번호 모노프락스 K-3 (산화크롬 28％) 및 모노프락스 E (산화크롬 75％) 하에 판매되는 내화물 등의 일련의 내화물을 언급할 수 있다.

주조 개구부가 탱크의 측벽에 위치할 때, 용융된 유리와 접촉하는 탱크의 측벽을 형성하는 내화성 블록 및 각각의 주조 개구부를 형성하거나 둘러싼 내화성 블록은 바람직하게는 높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 물질로 제조되고, 바닥을 형성하는 내화성 블록은 바람직하게는 산화크롬 20％ 이상을 포함하는 내화성 물질로 제조된다. 이는 왜냐하면 이러한 구성에서 바닥의 전체가 매우 약하게 부식되기 때문이다.

주조 개구부가 탱크의 바닥에 위치할 때, 바닥을 형성하는 내화성 블록의 적어도 일부는 바람직하게는 높은 지르코니아 함량을 갖는 내화성 물질로 제조된다. 이들은 바람직하게는 주조 개구부에 가깝게 위치한 내화성 블록이다. 이때 바닥을 형성하는 다른 내화성 블록은 산화크롬 20％ 이상을 포함하는 내화성 물질로 제조된다.

탱크에 덧붙여, 로는 초구조체(superstructure)를 포함할 수도 포함하지 않을 수도 있다. 유리화가능한 혼합물은 통상적으로 기계적 장치를 사용하여 유리 조의 표면 상에 균일하게 분포되어 온도를 유리 조 위로 제한하는 열 차폐를 형성하므로, 결과적으로 초구조체의 존재가 항상 필요하지는 않다.

전극은 용융된 유리 내에 침지된다. 이들은 상부를 통해 유리 조 안으로 잠기도록 떠 있을 수 있거나, 탱크의 바닥에 설치되거나 또는 탱크의 측벽에 설치될 수 있다. 처음 두 개의 선택사항은 일반적으로, 유리 조의 가열의 최선의 가능한 분포를 달성하기 위해 큰 규모의 탱크의 경우 선호된다.

전극은 바람직하게는 몰리브덴으로 제조되고, 실제로 심지어 산화주석으로 선택적으로 제조된다. 몰리브덴으로 제조된 전극은 바람직하게는 스틸로 제조된 물-냉각된 전극 홀더를 통해 바닥을 통과한다.

용융된 유리는 바람직하게는 다음 성분을 이하에 한정된 한도 내의 중량 함량으로 포함하는 화학적 조성을 나타낸다:

SiO₂ 39-46％, 바람직하게는 40-45％

Al₂O₃ 16-27％, 바람직하게는 18-26％

CaO 6-20％, 바람직하게는 8-18％

MgO 0.5-5％, 바람직하게는 0.5-3％

Na₂O+K₂O 9-15％, 바람직하게는 10-13％

Fe₂O₃ 1.5-15％, 바람직하게는 3-8％

B₂O₃ 0-2％, 바람직하게는 0％

P₂O₅ 0-3％, 바람직하게는 0-1％

TiO₂ 0-2％, 바람직하게는 0.1-1％.

실리카 및 알루미나 함량의 합계는 바람직하게는 57％ 내지 70％, 특히 62％ 내지 68％이다. 알루미나 함량은 바람직하게는 20％ 내지 25％, 특히 21％ 내지 24％의 범위 이내이다.

실리카 함량은 유리하게는 40％ 내지 44％의 범위 이내이다.

원심분리기의 수명을 최적화하도록 액상선 온도를 최소화하고 따라서 섬유화 온도를 최소화하기 위해, 마그네시아 함량은 유리하게는 3％ 이하, 실제로 심지어 2.5％ 이하이다.

석회 함량은 바람직하게는 10％ 내지 17％, 특히 12％ 내지 16％의 범위 내에 있다. 석회와 마그네시아 함량의 합계는, 이 부분에서 바람직하게는 14％ 내지 20％, 특히 15％ 내지 18％의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 산화바륨 함량은 1％ 이하, 특히 0.5％ 이하이다. 산화스트론튬 함량은, 이 부분에서 바람직하게는 1％ 이하, 실제로 심지어 0.5％ 이하, 심지어 0.1％ 이하 또는 0이다.

알칼리 금속 산화물 (소다 및 탄산칼륨)의 총 함량은 바람직하게는 13％ 이하, 실제로 심지어 12％ 이하이다. Na₂O 함량은 유리하게는 4％ 내지 9％ 범위, 특히 5％ 내지 8％ 범위 이내인 한편, K₂O 함량은 유리하게는 3％ 내지 6％ 범위 이내이다.

산화철은 저온에서 시드(seed)의 핵화 및 성장에 긍정적인 영향을 미치고, 따라서 미네랄 울의 온도 거동에 긍정적인 영향을 미치는 동시에, 그의 액상선 온도에 손상을 입히지는 않는다. 그의 총 함량 (철이 제2철 또는 제1철 형태이냐에 상관없이 Fe₂O₃ 형태로 표현됨)은 바람직하게는 4％ 이상, 심지어 5％ 이상, 및/또는 7％ 이하 또는 6％ 이하이다. 산화철의 총 함량에 대한 산화제1철의 함량의 비에 상응하는 산화환원가는, 일반적으로 0.1 내지 0.7의 범위 이내이다. 유리 조 상에서 높은 산화환원가는 가시광선 및 근적외선 영역에서 매우 강한 흡수성을 부여하고 이러한 이유로 로에서 바닥 온도는 감소하고 대류 운동은 증가한다.

P₂O₅는 중성 pH에서 생용해도(biosolubility)를 증가시키기 위해 0％ 내지 3％, 특히 0.1％ 내지 1.2％의 함량으로 사용될 수 있다. 산화티타늄은 유리 매트릭스에서 스피넬의 높고 낮은 온도에서 핵화에 매우 상당한 효과를 제공한다. 약 1％ 이하의 함량이 유리한 것으로 입증될 수 있다

(섬유화 단계 전에) 용융된 유리에서 산화크롬의 중량 함량은 바람직하게는 0.03％ 이하, 특히 0.02％ 이하, 실제로 심지어 0.01％ 이하, 및 심지어 0.005％ (50 ppm) 이하이다. 이는 이들 함량 초과에서는 유리의 액상선 온도가 매우 과도하게 증가하여 상기한 구멍의 막힘을 초래할 것이 명백하기 때문이다. 그렇게 하기 위해, 사용된 유리화가능한 혼합물은 일반적으로 미량 (몇 십 ppm) 형태로만 산화크롬을 포함할 것이다.

바람직하게는, SiO₂, Al₂O₃, CaO, MgO, Na₂O, K₂O 및 Fe₂O₃ (전체 철)의 총 함량은 90％ 이상, 특히 95％ 이상 및 심지어 97％ 또는 98％ 이상이다.

이들 조성물은 일반적으로 40 포아즈보다 큰, 특히 약 50 내지 100 포아즈의, 1400℃의 온도에서의 점도로 내부 원심분리에 의한 섬유화 방법에 매우 적합하다 (1 포아즈 = 0.1 Pa.s).

이들 조성물은 특히 600℃보다 큰, 특히 650℃ 이상의 높은 유리 전이 온도를 나타낸다. 그들의 상위 어닐링점은 일반적으로 600℃보다 크고, 특히 약 670℃ 이상, 종종 700℃ 이상이다.

섬유화 단계는 바람직하게는 예를 들어 출원 WO 93/02977의 교시에 따라, 내부 원심분리에 의해 수행된다. 이는 상기 조성물이 이러한 섬유화의 방법에 매우 적합하기 때문이며, (점도의 십진법 로그가 2.5의 값을 갖는 온도와 액상선 온도 사이의 차이에 상응하는) 그들의 작업 범위는 일반적으로 50℃ 이상, 실제로 심지어 100℃ 이상 및 심지어 150℃ 이상이다. 액상선 온도는 매우 높지 않으며 일반적으로 1200℃ 이하, 실제로 심지어 1150℃ 이하이고, 원심분리기의 사용과 양립가능하다. 내부 원심분리 방법은 또한 섬유화 접시로 공지된 고속에서 회전하고 그 둘레에 구멍이 난 원심분리기를 사용한다. 용융된 유리는 중력에 의해 원심분리기의 중심으로 전달되고 원심력의 영향하에 구멍을 통해 배출되어 유리 스트림을 형성하고, 이는 버너에 의해 방출된 뜨거운 기체의 분출에 의해 아래 방향으로 인발된다. 수득된 섬유는 다양한 미네랄 울 제품, 예컨대 롤 또는 패널을 제공하도록 수집되고 형성되기 전에, 그들의 표면에 분사된 사이징 조성물을 사용하여 서로에 결합된다.

본 발명의 또 다른 주제는 본 발명에 따른 방법의 실행에 맞도록 특별히 개조된 전기로, 특히 내화성 블록으로 제조된 탱크 및 2개 이상의 전극을 포함하고, 상기 탱크는 측벽 및 바닥을 포함하며, 용융된 유리와 접촉하는 탱크의 상기 측벽을 형성하는 내화성 블록이 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조되고, 상기 바닥을 형성하는 내화성 블록의 적어도 일부, 특히 모두가 산화크롬 20％ 이상을 포함하는 물질로 제조된 것을 특징으로 하는, 유리의 전기적 용융을 위한 로이다.

바람직하게는, 상기 로는 또한 특히 탱크의 바닥에 또는 측벽 상에 위치한 하나 이상의 주조 개구부를 포함한다.

본 발명에 따른 방법과 관련하여 상기 거론된 바람직한 특징들은 본 발명에 따른 로에 매우 명백하게 적용가능하고, 본원에서 간략하게 하기 위해 반복되지 않는다.

최종적으로, 본 발명의 주제는, 본 발명에 따른 방법에 의해 수득된 미네랄 울, 특히 화학적 조성이 다음 성분을 이하에 한정된 한도 내의 중량 함량으로 포함하는 유리 섬유를 포함하는 미네랄 울이다:

SiO₂ 39-55％

Al₂O₃ 16-27％

CaO 3-35％

MgO 0-5％

Na₂O+K₂O 9-17％

Fe₂O₃ 0-15％

B₂O₃ 0-8％

ZrO₂ 0.05-1％.

상기 유리 섬유는 바람직하게는 다음 성분을 이하에 한정된 한도 내의 중량 함량으로 포함하는 화학적 조성을 나타낸다:

SiO₂ 39-46％, 바람직하게는 40-45％

Al₂O₃ 16-27％, 바람직하게는 18-26％

CaO 6-20％, 바람직하게는 8-18％

MgO 0.5-5％, 바람직하게는 0.5-3％

Na₂O+K₂O 9-15％, 바람직하게는 10-13％

Fe₂O₃ 1.5-15％, 바람직하게는 3-8％

B₂O₃ 0-2％, 바람직하게는 0％

P₂O₅ 0-3％, 바람직하게는 0-1％

TiO₂ 0-2％, 바람직하게는 0.1-1％

ZrO₂ 0.05-1％, 바람직하게는 0.1-0.8％.

실리카 및 알루미나의 함량의 합계는 바람직하게는 57％ 내지 70％, 특히 62％ 내지 68％이다. 알루미나 함량은 바람직하게는 20％ 내지 25％, 특히 21％ 내지 24％의 범위 내에 있다.

실리카 함량은 유리하게는 40％ 내지 44％의 범위 내에 있다.

마그네시아 함량은 원심분리기의 수명을 최적화하도록, 액상선 온도 및 따라서 섬유화 온도를 최소화하기 위해 유리하게는 3％ 이하, 실제로 심지어 2.5％ 이하이다.

석회 함량은 바람직하게는 10％ 내지 17％, 특히 12％ 내지 16％의 범위 이내에 있다. 석회 및 마그네시아의 함량의 합계는, 이 부분에서 바람직하게는 14％ 내지 20％, 특히 15％ 내지 18％의 범위 내에 있다. 바람직하게는, 산화바륨 함량은 1％ 이하, 특히 0.5％ 이하이다. 산화스트론튬 함량은, 이 부분에서 바람직하게는 1％ 이하, 실제로 심지어 0.5％ 이하, 심지어 0.1％ 이하 또는 0이다.

알칼리 금속 산화물 (소다 및 탄산칼륨)의 총 함량은 바람직하게는 13％ 이하, 실제로 심지어 12％ 이하이다. Na₂O 함량은 유리하게는 4％ 내지 9％, 특히 5％ 내지 8％ 범위 이내에 있는 한편, K₂O 함량은 유리하게는 3％ 내지 6％의 범위 내에 있다.

산화철은 저온에서 시드의 핵화 및 성장에 긍정적인 영향을 미치고, 따라서 미네랄 울의 온도 거동에 긍정적인 영향을 미치는 동시에, 그의 액상선 온도에 손상을 입히지는 않는다. 그의 총 함량 (철이 제2철 또는 제1철 형태이냐에 상관없이 Fe₂O₃ 형태로 표현됨)은 바람직하게는 4％ 이상, 심지어 5％ 이상, 및/또는 7％ 이하 또는 6％ 이하이다.

P₂O₅는 중성 pH에서 생용해도를 증가시키기 위해 0％ 내지 3％, 특히 0.1％ 내지 1.2％의 함량으로 사용될 수 있다. 산화티타늄은 유리 매트릭스에서 스피넬의 높고 낮은 온도에서 핵화에 매우 상당한 효과를 제공한다. 약 1％ 이하의 함량이 유리한 것으로 입증될 수 있다.

(섬유화 단계 전에) 용융된 유리에서 산화크롬의 중량 함량은 바람직하게는 0.03％ 이하, 특히 0.02％ 이하, 실제로 심지어 0.01％ 이하, 및 심지어 0.005％ (50 ppm) 이하이다. 이는 이들 함량 초과에서는 유리의 액상선 온도가 매우 과도하게 증가하여 상기한 구멍의 막힘을 초래할 것이 명백하기 때문이다. 그렇게 하기 위해, 사용된 유리화가능한 혼합물은 일반적으로 단지 미량 (몇 십 ppm) 형태로만 산화크롬을 포함할 것이다.

지르코니아 함량은 바람직하게는 0.1％ 내지 0.8％, 특히 0.2％ 내지 0.6％, 실제로 심지어 0.3％ 내지 0.5％ 범위 내에 있다. 유리에서 지르코니아의 존재는 심지어 낮은 함량으로도 섬유의 온도 및 화재 거동을 향상시킬 수 있다.

Claims

- 화학적 조성이 다음 성분을 이하에 한정된 한도 내의 중량 함량으로 포함하는 용융된 유리를 수득하게 할 수 있는 용융 단계:
SiO₂ 39-55％
Al₂O₃ 16-27％
CaO 3-35％
MgO 0-5％
Na₂O+K₂O 9-17％
Fe₂O₃ 0-15％
B₂O₃ 0-8％
- 이어서, 상기 용융된 유리를 섬유화하는 단계를 포함하며,
상기 용융 단계는, 내화성 블록으로 제조된 탱크 및 상기 용융된 유리에 침지된 2개 이상의 전극을 포함하는 로(furnace)에서 전기적 용융에 의해 수행되고, 상기 용융된 유리와 접촉하는 상기 내화성 블록 중 하나 이상은 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조된 것인, 미네랄 울의 제조 방법.
제1항에 있어서, 용융된 유리가 다음 성분을 이하에 한정된 한도 내의 중량 함량으로 포함하는 화학적 조성을 나타내는 것인 방법:
SiO₂ 39-46％
Al₂O₃ 16-27％
CaO 6-20％
MgO 0.5-5％
Na₂O+K₂O 9-15％
Fe₂O₃ 1.5-15％
B₂O₃ 0-2％
P₂O₅ 0-3％
TiO₂ 0-2％
제1항 또는 제2항에 있어서, 용융된 유리와 접촉하는 내화성 블록 중 하나 이상이 산화지르코늄 85 중량％ 이상 및 산화크롬 1 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조된 것인 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 용융된 유리와 접촉하는 탱크의 측벽을 형성하는 내화성 블록이 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조된 것인 방법.
제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 바닥을 형성하는 내화성 블록의 적어도 일부 및 특히 모두가 산화크롬 20 중량％ 이상을 포함하는 내화성 물질로 제조된 것인 방법.
제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질의 블록이 소결된 세라믹 또는 내화성 콘크리트로 제조되거나 또는 전기주조 블록인 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 로의 탱크가 탱크의 바닥에 위치한 하나 이상의 주조 개구부를 포함하는 것인 방법.
제7항에 있어서, 바닥을 형성하는 내화성 블록의 적어도 일부가 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조되고, 바닥을 형성하는 다른 내화성 블록은 산화크롬 20％ 이상을 포함하는 내화성 물질로 제조된 것인 방법.
제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 탱크의 측벽 상에 위치한 주조 개구부, 용융된 유리와 접촉하는 탱크의 측벽을 형성하는 내화성 블록 및 주조 개구부를 형성하거나 둘러 싸는 내화성 블록이 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조되고, 바닥을 형성하는 내화성 블록이 산화크롬 20％ 이상을 포함하는 내화성 물질로 제조된 것인 방법.
제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유화 단계가 내부 원심분리에 의해 수행되는 방법.
제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 섬유화 단계 전에, 용융된 유리가 산화크롬을 0.03 중량％ 이하, 특히 0.01 중량％ 이하의 함량으로 포함하는 방법.
내화성 블록으로 제조되고 측벽 및 바닥을 포함하는 탱크 및 2개 이상의 전극을 포함하고, 용융된 유리와 접촉하는 탱크의 상기 측벽을 형성하는 내화성 블록은 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조되고, 상기 바닥을 형성하는 내화성 블록의 적어도 일부는 산화크롬 20％ 이상을 포함하는 물질로 제조된 것을 특징으로 하는, 유리의 전기적 용융을 위한 로.
제12항에 있어서, 탱크의 바닥에 위치한 하나 이상의 주조 개구부를 포함하는 로.
제13항에 있어서, 바닥을 형성하는 내화성 블록의 적어도 일부가 산화지르코늄 60 중량％ 이상 및 산화크롬 5 중량％ 미만을 포함하는 물질로 제조되고, 바닥을 형성하는 다른 내화성 블록이 산화크롬 20％ 이상을 포함하는 내화성 물질로 제조된 로.
화학적 조성이 다음 성분을 이하에 한정된 한도 내의 중량 함량으로 포함하는 유리 섬유를 포함하는 미네랄 울:
SiO₂ 39-55％
Al₂O₃ 16-27％
CaO 3-35％
MgO 0-5％
Na₂O+K₂O 9-17％
Fe₂O₃ 0-15％
B₂O₃ 0-8％
ZrO₂ 0.05-1％.