KR20150011074A - Method and apparatus for manufacturing basalt continuous fibers - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to a method and an apparatus for manufacturing basalt continuous fibers, which have uniform and excellent quality and can reduce manufacturing costs by using basalt suitable for manufacturing continuous fibers. According to an embodiment of the present invention, the method for manufacturing basalt continuous fibers comprises: a raw material supply step of pulverizing basalt to basalt powder of less than or equal to 3 μm and supplying the same; a foreign substance removal step of heating foreign substances included in the basalt powder to be removed by oxidizing or precipitating the foreign substances at 1,200-1,400°C; a fusion step of heating and melting the basalt powder in which the foreign substances are removed at 1,350-1,600°C; a stabilization step of regulating and maintaining viscosity of a fusion liquid of basalt at 1,350-1,450°C to be stabilized; an imprint step of maintaining the stabilized fusion liquid of basalt at 960-1,150°C, imprinting and slowly cooling the same, and manufacturing initial fibers; and a finish step of spraying a surface treatment agent on the initial fibers, performing surface treatment, drying the same, and producing basalt continuous fibers.

Description

현무암 연속섬유 제조 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING BASALT CONTINUOUS FIBERS}[0001] METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING BASALT CONTINUOUS FIBERS [0002]

본 발명은 현무암을 이용하여 연속섬유를 제조하는 방법 및 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 연속섬유 제조에 적합한 현무암을 이용하여 품질이 균질하고, 품질이 우수하며 생산원가를 절감할 수 있는 현무암 연속 섬유 제조 방법 및 장치에 관한 것이다.
The present invention relates to a method and an apparatus for producing continuous fibers using basalt, and more particularly, to a method and apparatus for producing continuous fibers using basalt, which is basically suitable for continuous fiber production, To a method and apparatus for manufacturing a fiber.

현무암은 화강암의 일종으로 용암이 화산작용으로 지표에 토출되어 형성된 암석으로서 한국에서는 제주도, 철원, 포항 영일만 등에 다량으로 매장되어 있으며, 지구 표면의 약 25%를 차지하고 있는 값싼 천연재료이다.Basalt is a kind of granite, formed by discharge of volcanic lava into the surface of the earth. It is an inexpensive natural material that is buried in Jeju Island, Cheorwon, and Pohang Youngilman in Korea and occupies about 25% of the surface of the earth.

현무암 섬유는 수천만년 이상 풍화가 이루어지고 안정화과정을 거친 현무암만으로 제조된 환경친화적 섬유로서 내열성, 내알카리성, 기계적인 물성 등이 뛰어나다. Basalt fiber is an environmentally friendly fiber made from basalt which has been weathered for more than tens of millions years and has undergone stabilization process. It is excellent in heat resistance, alkali resistance and mechanical properties.

따라서, 현무암 섬유는 플라스틱 보강섬유, 콘크리트 구조물 보수보강섬유, 자동차 방음재료, 방화재료용 내열섬유, 복합재료의 보강섬유 등 다양한 분야에서 사용된다.Therefore, the basalt fiber is used in various fields such as plastic reinforcing fiber, concrete structure repairing reinforcing fiber, automobile soundproofing material, heat resistant fiber for fireproof material, reinforcing fiber of composite material.

특히, 에너지 효율을 향상시키기 위한 경량화와 관련된 재료로 사용될 수 있으며, 천연 암석만을 사용하는 환경 친화적 소재이다.In particular, it can be used as a material for lightening to improve energy efficiency, and is an environmentally friendly material using only natural rock.

이러한 현무암 섬유는 연속섬유와 단섬유(스테이플섬유)로 대별되며, 대개 연속섬유는 제한이 없는 긴 길이와 수평 배열이 특징이며, 단섬유는 길이가 길지 않고 굴곡이 있으며 불규칙적인 배열상태가 특징이다.These basalt fibers are generally divided into continuous fibers and short fibers (staple fibers), and continuous fibers are characterized by long lengths and horizontal arrangements, which are unrestricted. Short fibers are characterized by long, irregular and irregular arrangements .

종래, 현무암을 이용하여 연속섬유를 제조하는 장치에 대해서는 "현무암 제조장치(공개특허 10-2003-0075660)" 등에서 구체적으로 공지되어 있다.Conventionally, an apparatus for producing continuous fibers using basalt is specifically known in "a basalt production apparatus (Patent Document 10-2003-0075660) ".

이에 따르면, 현무암 연속섬유는, 현무암을 20㎜ 이하의 굵기로 된 현무암 쇄석으로 분쇄하여 공급하는 단계; 상기 현무암 쇄석을 1,440℃ ∼ 1,480℃에서 용융하는 단계; 상기 단계에서 용융된 현무암을 1,380℃ ∼ 1,480℃로 유지시키면서 인발하는 단계; 상기 연속섬유를 960℃ ∼ 1,150℃로 서서히 냉각하는 단계; 상기 연속섬유의 표면에 표면처리제를 도포하는 단계; 및 상기 연속섬유에 도포된 표면처리제를 건조하고 권취하는 단계에 의해 제조된다.According to the method, the basalt continuous fiber is obtained by crushing basalt with a basalt rock having a thickness of 20 mm or less and supplying the same; Melting the basalt rock at 1,440 ° C to 1,480 ° C; Drawing the molten basalt stone while maintaining the molten basalt at 1,380 ° C to 1,480 ° C; Gradually cooling the continuous fibers to 960 ° C to 1,150 ° C; Applying a surface treatment agent to the surface of the continuous fiber; And drying and winding the surface treatment agent applied to the continuous fibers.

그러나, 현무암을 용융시키기 위하여, 가스 버너를 이용하고 있어, 용융로 내부의 열 에너지 조절이 어려운 문제점을 가지고 있었으며, 현무암 분말 투입시 버너와 인접한 부근에서 현무암 분말이 비산되고, 폭발하는 등 안전사고가 발생되어 분말재료 투입이 어려운 문제점을 가지고 있었다.However, in order to melt the basalt, a gas burner was used, and it was difficult to control the heat energy inside the melting furnace. When the basalt powder was supplied, basalt powder scattered near the burner, So that it is difficult to inject the powder material.

또한, 버너의 위치에 따라, 용융로 내부에서 용융된 재료에 온도차가 발생되어 생산되는 연속섬유의 품질이 균질하지 않은 문제점을 가지고 있었다.
In addition, depending on the position of the burner, there is a problem that the quality of the continuous fiber produced is uneven due to a temperature difference in the molten material in the melting furnace.

공개특허 10-2003-0075660 (2003. 09. 26.)[Patent document 10] 2003-0075660 (September 29, 2003)

본 발명은 불순물이 제거된 현무암 계열의 암석만을 사용하여 섬유의 품질을 향상시킬 수 있는 현무암 연속섬유 제조 방법 및 장치를 제공한다.The present invention provides a method and an apparatus for producing basalt continuous fibers capable of improving the quality of fibers by using only basalt rocks from which impurities have been removed.

또한, 종래 가스버너를 사용하는 용융방식을 대체하여 전기로를 사용하여, 용해과정을 용이하게 통제하여 생산효율과 용융로의 안정을 꾀할 수 있는 현무암 연속섬유 제조 방법 및 장치를 제공한다.The present invention also provides a method and an apparatus for producing continuous basalt fiber using the electric furnace in place of the melting method using the conventional gas burner, which can easily control the melting process and stabilize the production efficiency and the melting furnace.

또한, 생산되는 섬유의 품질을 균질화할 수 있는 현무암 연속섬유 제조 방법 및 장치를 제공한다.
Also provided is a method and apparatus for producing basalt continuous fibers capable of homogenizing the quality of produced fibers.

본 발명의 일 실시형태에 따른 현무암 연속섬유 제조 방법은 현무암을 3㎛이하의 현무암 분말로 분쇄하여 공급하는 원료공급 단계; 상기 현무암 분말 중에 포함된 불순물을 산화 또는 침전시켜 제거할 수 있도록 1,200 ~ 1,400℃로 가열하는 불순물 제거단계; 상기 불순물이 제거된 상기 현무암 분말을 1,350 ~ 1,600℃로 가열하여 용융시키는 용융 단계; 현무암 용융액의 점도를 조절하여 안정화시킬 수 있도록 1,350 ~ 1,450℃로 유지시키는 안정화 단계; 안정화된 상기 현무암 용융액을 960 ~ 1,150℃로 유지시키면서 인발하고, 서냉시켜 초기 섬유를 제조하는 인발 단계; 및 상기 초기 섬유에 표면 처리제를 분사하여 표면처리하고, 건조시켜 현무암 연속섬유를 생산하는 마무리 단계;를 포함한다.The method of producing basalt continuous fiber according to one embodiment of the present invention includes: a raw material supplying step of pulverizing basalt rock into basalt powder having a diameter of 3 μm or less; An impurity removing step of heating the material to 1,200 to 1,400 ° C so that the impurities contained in the basalt powder can be removed by oxidation or precipitation; A melting step of heating the basalt powder from which the impurities have been removed to 1,350 to 1,600 캜 for melting; A stabilization step of maintaining the temperature of the basalt melt at 1,350 to 1,450 캜 so as to be stabilized by controlling the viscosity of the basalt melt; A drawing step of drawing the stabilized basalt melt while maintaining the melt at 960 to 1,150 DEG C, and slowly cooling the same to produce an initial fiber; And a finishing step of spraying a surface treatment agent on the initial fiber, surface treatment, and drying to produce basalt continuous fibers.

상기 현무암은, SiO2 47 ∼ 56 중량%, Al2O3 14 ∼ 19 중량%, FeO + Fe2O3 7.0 ∼ 15 중량%, CaO 8 ∼ 11 중량%, MgO 3.5 ∼ 10.0 중량%, K2O + Na2O 2.5 ∼ 6.0 중량%, TiO2 0.2 ~ 2.0 중량%, 기타 잔부의 조성을 가짐을 특징으로 한다.The basalt rock is composed of 47 to 56 wt% of SiO2, 14 to 19 wt% of Al2O3, 7.0 to 15 wt% of FeO + Fe2O3, 8 to 11 wt% of CaO, 3.5 to 10.0 wt% of MgO, 2.5 to 6.0 wt% of K2O + Na2O, 0.2 to 2.0% by weight of TiO2, and the balance of other residues.

상기 원료공급 단계는, 상기 현무암 분말의 성분을 분석하고, 천연 유기물 및 무기물을 첨가하여 공급되는 원료의 조성 및 크기를 균일화하는 원료 표준화 과정; 및 상기 현무암 분말을 예열하는 예열과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.The raw material supply step may include a raw material standardization process for analyzing the components of the basalt powder, adding a natural organic material and an inorganic material to make the composition and size of the raw material uniform; And a preheating step of preheating the basalt powder.

상기 마무리 단계는, 상기 표면 처리제를 스프레이하여 상기 초기 섬유를 냉각시키면서 표면처리하는 것을 특징으로 한다.The finishing step is characterized in that the surface treatment agent is sprayed to perform surface treatment while cooling the initial fiber.

상기 표면 처리제는 580 ~ 820℃에서 스프레이되되, 상기 초기 섬유에 대하여 0.1 ~ 3.0 중량%가 스프레이되는 것을 특징으로 한다.
The surface treatment agent is sprayed at 580 to 820 ° C and sprayed with 0.1 to 3.0% by weight of the initial fiber.

본 발명의 일 실시형태에 따른 현무암 연속섬유 제조 장치는 현무암을 분쇄하는 분쇄기; 상기 분쇄기에서 분쇄된 현무암 분말을 저장하고, 정량 배출시키는 원료 저장부; 상기 원료 저장부에서 상기 현무암 분말을 공급받아 용융시키는 전기로; 상기 전기로 저면에 형성된 배출공에 설치되어 상기 배출공을 통해 공급받은 용융된 현무암이 수용되는 내부공간이 형성되고, 저면에 상기 용융된 현무암을 배출시켜 현무암 섬유를 형성하는 복수 개의 노즐이 설치된 섬유 형성부; 및 상기 섬유 형성부에서 생산된 상기 현무암 섬유를 권취하는 권취기;를 포함한다.An apparatus for producing continuous basalt continuous fiber according to one embodiment of the present invention includes: a crusher for crushing basalt; A raw material storage for storing and pulverizing the ground basalt powder pulverized by the pulverizer; An electric furnace for receiving and melting the basalt powder in the raw material storage section; An inner space formed in the discharge hole formed in the bottom of the electric furnace to receive the melted basalt supplied through the discharge hole and formed of a plurality of nozzles for discharging the molten basalt to form basalt fiber, Forming portion; And a winder for winding up the basalt fiber produced in the fiber forming part.

상기 전기로는 상기 현무암 분말을 공급받아, 불순물을 제거하고 상기 현무암 분말을 1차 용융시키는 제1챔버과 상기 제1실에서 공급받은 1차 용융된 현무암 분말을 공급받아 2차 용융시켜 상기 용융된 현무암을 생산하는 제2챔버 및 상기 제2챔버에서 상기 용융된 현무암을 공급받아 상기 섬유 형성부로 공급하는 제3챔버로 구획하되 상기 용융된 현무암이 오버플로우되어 이동될 수 있도록 천정과 바닥에 이격되어 설치되는 한 쌍의 격벽;을 포함하는 것을 특징으로 한다.The electric furnace is supplied with the basalt powder, removes impurities, firstly melts the basalt powder, and secondarily melts the first molten basalt powder supplied from the first chamber to melt second molten basalt rock, And a third chamber for supplying the molten basalt to the fiber forming unit in the second chamber, wherein the third chamber is installed to be separated from the ceiling and the floor so that the molten basalt can be moved overflow And a pair of barrier ribs.

상기 원료 저장부는, 상기 현무암 분말을 예열시키는 예열수단을 더 포함한다.The raw material storage unit further includes preheating means for preheating the basalt powder.

바람직하게 본 발명의 일 실시형태에 따른 현무암 연속섬유 제조 장치는 상기 섬유 형성부에서 생산된 상기 현무암 섬유를 서냉시키는 냉각수단를 더 포함하며, 상기 섬유 형성부에서 생산된 상기 현무암 섬유에 표면 처리제를 분사하는 하나 이상의 표면처리 수단; 및 상기 현무암 섬유에 도포된 상기 표면 처리제를 건조시키는 건조수단;을 더 포함한다.
Preferably, the apparatus for producing continuous basalt fiber according to the embodiment of the present invention further comprises cooling means for slowly cooling the basalt fiber produced in the fiber forming portion, and spraying the surface treating agent onto the basalt fiber produced in the fiber forming portion At least one surface treatment means; And drying means for drying the surface treatment agent applied to the basalt fiber.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 내열성, 내알카리성, 기계적인 물성 등이 뛰어난 현무암 연속섬유를 제조할 수 있는 우수한 효과를 갖는다.According to one embodiment of the present invention, it is possible to produce a basalt continuous fiber excellent in heat resistance, alkali resistance, mechanical properties, and the like.

또한, 종래 버너를 이용하여 현무암을 용융시키던 것을 온도 조절이 용이한 전기로를 이용하여 현무암을 용융시킴에 따라, 생산되는 현무암 연속섬유의 품질을 균질하게 하고, 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.Further, it is possible to homogenize the quality of the produced basalt continuous fiber and to improve the quality by melting the basalt using an electric furnace in which the basalt is melted using the conventional burner.

또한, 불순물을 제거하여 현무암 연속섬유를 생산함에 따라, 생산되는 현무암 연속섬유의 품질을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.In addition, since impurities are removed to produce basalt continuous fibers, the quality of the produced basalt continuous fibers can be improved.

또한, 현무암 용융시, 3단계의 용융과정을 거치면서 현무암 용융액의 점도를 최적화하여 현무암 연속섬유를 생산함에 따라, 생산 중 현무암 연속섬유의 끊김 등 결함을 방지하고, 생산성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, when basalt melt is melted in three stages, the basalt melt is optimized by optimizing the viscosity of the basalt melt, thereby preventing defects such as breakage of continuous basalt continuous fibers during production, and improving productivity have.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 현무암 연속섬유 제조공정이 개략적으로 도시된 블록도이고,
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 현무암 연속섬유 제조 장치가 전체적으로 도시된 개략 구성도이며,
도 3은 도2의 "A"부 상세도이고,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 형성부를 설명하기 위한 도면이며,
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로에 다수개의 섬유 형성부가 구비된 상태를 도시한 개략 구성도이다.
1 is a block diagram schematically showing a basalt continuous fiber manufacturing process according to an embodiment of the present invention,
FIG. 2 is a schematic structural view of an apparatus for producing continuous basalt continuous fiber according to an embodiment of the present invention,
3 is a detailed view of the portion "A" of Fig. 2,
4 is a view for explaining a fiber forming portion according to an embodiment of the present invention,
5 is a schematic view showing a state where a plurality of fiber forming units are provided in an electric furnace according to an embodiment of the present invention.

이하 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 참고로, 본 설명에서 동일한 번호는 실질적으로 동일한 요소를 지칭하며, 이러한 규칙 하에서 다른 도면에 기재된 내용을 인용하여 설명할 수 있고, 당업자에게 자명하다고 판단되거나 반복되는 내용은 생략될 수 있다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments. For reference, the same numbers in this description refer to substantially the same elements and can be described with reference to the contents described in the other drawings under these rules, and the contents which are judged to be obvious to the person skilled in the art or repeated can be omitted.

도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 현무암 연속섬유 제조공정이 개략적으로 도시된 블록도이다.1 is a block diagram schematically illustrating a basalt continuous fiber manufacturing process according to an embodiment of the present invention.

도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 현무암 연속섬유 제조 방법은 현무암 광석(S)을 현무암 분말(P)로 분쇄하여 공급하는 원료공급 단계와 상기 현무암 분말(P) 중에 포함된 불순물(E)을 제거하는 불순물 제거단계와 상기 현무암 분말(P)을 용융시켜 현무암 용융액(M)을 생산하는 용융 단계와 상기 현무암 용융액(M)을 인발하여 초기 섬유를 제조하는 인발 단계 및 상기 초기 섬유의 표면에 표면처리제를 분사하여 건조시켜 현무암 연속섬유를 생산하는 마무리 단계를 포함한다.1, a basalt continuous fiber manufacturing method according to an embodiment of the present invention includes a raw material supplying step of pulverizing and supplying a basalt ore S to a basalt powder P, A step of melting the basalt powder (P) to produce a basalt melt (M), a step of drawing the basalt melt (M) to produce an initial fiber, and a step And a finishing step of spraying a surface treatment agent on the surface of the initial fiber and drying the same to produce basalt continuous fibers.

본 발명에서 사용되는 현무암의 조성은 SiO2 47 ∼ 56 중량%, Al2O3 14 ∼ 19 중량%, FeO + Fe2O3 7.0 ∼ 15 중량%, CaO 8 ∼ 11 중량%, MgO 3.5 ∼ 10.0 중량%, K2O + Na2O 2.5 ∼ 6.0 중량%, TiO2 0.2 ~ 2.0 중량%, 기타 잔부의 조성으로 구성되는 것이 바람직하다. 다만, 현무암 연속섬유의 제조에 사용되는 현무암의 조성은 선택적인 조성물의 상한 및/또는 하한값이 상기 현무암 연속섬유의 제조에 사용되는 현무암에 비하여 더 넓은 범위를 갖도록 조정될 수 있다.The composition of the basalt rock used in the present invention is 47 to 56 wt% of SiO2, 14 to 19 wt% of Al2O3, 7.0 to 15 wt% of FeO + Fe2O3, 8 to 11 wt% of CaO, 3.5 to 10.0 wt% of MgO, K2O + Na2O 2.5 To 6.0 wt%, TiO2 0.2 to 2.0 wt%, and other balance. However, the composition of the basalt rock used in the production of the basalt continuous fiber may be adjusted so that the upper limit and / or the lower limit value of the optional composition have a wider range than that of the basalt used in the production of the basalt continuous fiber.

현무암 연속섬유 제조시 사용되는 현무암의 화학성분이 일정하지 않으면, 상기 현무암 용융액의 조성이 일정하지 못하여 점성이 변화되어 섬유가 끊어지는 현상이 발생되거나, 생산된 현무암 연속섬유의 품질이 균질화되지 않기 때문에 현무암의 화학성분을 일정하게 유지시키는 것이 중요하다.If the chemical composition of the basalt rock used in the production of the basalt continuous fiber is not constant, the composition of the basalt melt may not be constant and the viscosity may be changed to break the fibers or the quality of the produced basalt continuous fibers may not be homogenized It is important to keep the chemical composition of the basalt constant.

따라서, 상기 불순물 제거단계는 상기 현무암 분말에 포함된 상기 불순물을 제거하도록 1,200 ~ 1,400℃로 가열하여 상기 불순물을 산화 또는 침전시켜 상기 현무암 용융액의 조성이 변하는 것을 방지한다.Accordingly, the impurity removing step may be performed by heating the slurry to 1,200 to 1,400 ° C to remove the impurities contained in the basalt powder, thereby oxidizing or precipitating the impurities to prevent the composition of the basalt melt from being changed.

또한, 현무암 연속섬유를 제조하는데 적합한 현무암이 가져야 할 조건은 현무암을 용융시켰을 때 균질한 용융물이 형성될 수 있을 것, 섬유를 제조할 수 있는 점도를 유지할 수 있는 온도범위가 충분히 클 것 등이며, 이러한 요건을 만족하는 경우에 균질한 물성을 갖는 우수한 제품을 대량으로 생산할 수 있게 된다.In addition, the conditions for the basalt to be suitable for producing the basalt continuous fiber are that the homogeneous melt can be formed when the basalt is melted, the temperature range in which the viscosity capable of producing the fiber can be maintained is sufficiently large, When these requirements are satisfied, an excellent product having homogeneous physical properties can be produced in large quantities.

특히, 현무암 등의 암석은 결정화 및 점도 등이 온도에 의존성이 큰 경향을 갖는바, 현무암을 이용하여 연속섬유를 생산하기 위하여는, 연속섬유를 제조할 수 있는 점도를 유지할 수 있는 온도범위가 70℃ 이상인 것이 바람직하며, 70℃ 이하의 온도범위에서는 섬유를 연속적으로 생산하는 것이 곤란할 뿐더러 생산이 가능하다고 하여도 제조 조건이 까다로워서 생산성이 현저하게 떨어지고 따라서 경제성이 떨어지는 문제점을 갖는다.Particularly, since rocks such as basalt rock have a tendency of temperature dependency such as crystallization and viscosity, in order to produce continuous fibers using basalt, the temperature range capable of maintaining the viscosity capable of producing continuous fibers is 70 ° C or higher, and it is difficult to continuously produce fibers in a temperature range of 70 ° C or lower, and even if production is feasible, the manufacturing conditions are complicated, resulting in a remarkable decrease in productivity and a low economic efficiency.

상기에서, SiO2는 용융물의 점도, 용융온도, 내화학성, 섬유 생산가능 온도범위, 재결정화 경향 등에 관계되는 성분으로, 이 성분이 47 중량% 미만인 경우에는 섬유, 특히 연속섬유를 생산할 수 있는 점도를 유지하는 온도 범위가 70℃이하가 되어서 생산성 및 경제성에 문제점을 갖고, 56 중량% 이상인 경우에는 용융온도가 높아서 연료소모가 크고 또한 점도가 높아서 섬유가 끊어지는 현상이 자주 발생하여 생산성에 문제점이 있다.In the above, SiO 2 is a component related to the viscosity, melting temperature, chemical resistance, fiber production temperature range, recrystallization tendency and the like of the melt, and when the component is less than 47% by weight, the viscosity capable of producing fibers, And the temperature is maintained at 70 ° C or less, which is problematic in terms of productivity and economy. When the content is higher than 56% by weight, the melting temperature is high, fuel consumption is high and viscosity is high, have.

또한, Al2O3는 점도, 결정화 온도, 내열성 등에 관계되는 성분으로, 이 성분이 14 중량% 미만인 경우에는 결정생성현상이 둔화가 되어 강도가 떨어지는 문제점을 갖고, 19 중량% 이상인 경우에는 점도 및 결정화 온도가 높아져서 용융온도가 높아져야 하는 문제점을 갖는다.Al 2 O 3 is a component related to viscosity, crystallization temperature, heat resistance and the like. When the content of the component is less than 14% by weight, crystal formation is slowed down and strength is lowered. The crystallization temperature is increased and the melting temperature must be increased.

또한, FeO + Fe2O3는 점도, 용융온도, 결정화 경향 등에 관계되는 성분으로, 이 성분이 7.0 중량% 미만인 경우에는 점성이 낮아서 섬유 생산이 어려운 문제점을 갖고, 15 중량% 이상인 경우에는 부싱의 백금과의 반응속도가 급격히 증가하여 고가인 부싱의 수명을 줄이고 부싱의 노즐을 쉽게 막히게 하여 균질한 직경의 섬유생산에 어려운 문제점을 갖는다.FeO + Fe 2 O 3 is a component related to viscosity, melting temperature, crystallization tendency and the like. When this component is less than 7.0% by weight, viscosity is low and fiber production is difficult. When the content is more than 15% by weight, The reaction rate with platinum is rapidly increased to shorten the lifetime of the expensive bushing and to block the nozzle of the bushing easily, which makes it difficult to produce fibers having a uniform diameter.

또한, CaO는 강도, 내열성, 내화학성 등에 관계되는 성분으로, 이 성분이 8 중량% 미만인 경우에는 내화학성이 나빠지는 문제점을 갖고, 11 중량% 이상인 경우에는 강도 및 내열성이 나빠지는 문제점을 갖는다.CaO is a component related to strength, heat resistance, and chemical resistance. When the content is less than 8% by weight, the chemical resistance is deteriorated. When the content is more than 11% by weight, the strength and heat resistance are deteriorated.

또한, MgO는 팽창성, 내열성, 내화학성 등에 관계되는 성분으로, 이 성분이 3.5 중량% 미만인 경우에는 내화학성 및 내열성이 나빠지는 문제점을 갖고, 10.0 중량% 이상인 경우에는 열간 팽창성이 커져서 섬유인발시 냉각으로 인한 표면균열이 다량으로 발생하여 강도를 저하시키는 문제점을 갖는다.MgO is a component related to swelling, heat resistance, chemical resistance and the like. When the content is less than 3.5% by weight, the chemical resistance and heat resistance are deteriorated. When the content is more than 10.0% by weight, the hot expandability becomes large, There is a problem that the surface cracks are generated in a large amount and the strength is lowered.

또한, K2O + Na2O는 용융온도, 내알카리성, 내산성 등에 관계되는 성분으로, 이 성분이 2.5 중량% 미만인 경우에는 내알카리성이 낮아지는 문제점을 갖고, 6.0 중량% 이상인 경우에는 내산성이 낮아지는 문제점을 갖는다.K 2 O + Na 2 O is a component related to the melting temperature, alkali resistance, acid resistance and the like. When the content is less than 2.5% by weight, the alkali resistance is lowered. When the content is more than 6.0% by weight, .

또한, 미량성분인 TiO2, P2O5, Cr2O3, MnO 및 SO3는 강도, 용융온도, 표면특성, 결정화속도 등에 관계되는 성분으로 과량으로 함유하게 되면 표면흡착특성이 나빠지고 냉각시 국부적인 결정화가 발생하여 균질한 물성을 얻기가 어렵고, 용융액 균질화에 어려움이 있어 제조조건이 까다로워 경제성이 떨어지는 문제점을 갖는다.In addition, TiO 2 , P 2 O 5 , Cr 2 O 3 , MnO and SO 3 , which are trace components, are contained in excessive amounts as components related to strength, melting temperature, surface properties, and crystallization rate, It is difficult to obtain homogeneous physical properties due to local crystallization, and it is difficult to homogenize the melt, which makes it difficult to manufacture due to a difficult manufacturing condition.

상기 원료공급 단계는 상기 현무암 광석(S)을 분쇄하여 상기 현무암 분말(P)을 생산하고, 현무암 섬유가 가장 잘 형성될 수 있도록 상기 현무암 분말(P)의 성분을 분석하여 상기 현무암 분말(P)에 천연 유기물 및 무기물을 혼합하여 상기 조성을 갖도록 재료의 조성을 균일화하고, 투입에 적당한 크기의 현무암 알갱이 상태로 만드는 재료 표준화 과정과 상기 현무암 분말(P)을 예열하는 예열 과정을 포함한다.The basalt rock P is crushed to produce the basalt powder P and the components of the basalt powder P are analyzed so that the basalt fiber is most easily formed, And a preheating step of preheating the basalt powder (P) by standardizing the material to make the composition of the material uniform by mixing the natural organic material and the inorganic material to make the material have the above composition, and making the material into a basalt grain size suitable for the input.

상기 무기물은 상기 현무암 분말(P)의 성분을 분석하여 그 조성을 균일하게 하며, 천연 유기물은 상기 현무암 분말(P)의 크기를 일정하게 함으로써, 상기 현무암 분말(P)을 표준화 한다.The above-mentioned inorganic material normalizes the basalt powder P by analyzing the components of the basalt powder P to make the composition uniform and the natural organic material to make the size of the basalt powder P constant.

이때, 상기 예열 과정에서 상기 현무암 분말(P) 중의 유기용제 즉 천연유기물은 소각되어 제거된다.At this time, the organic solvent in the basalt powder (P), that is, the natural organic material, is burned and removed in the preheating process.

또한, 상기 현무암 알갱이는 7 ~ 15㎜의 크기를 갖는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 현무암 알갱이의 크기가 7㎜미만인 경우 튐 현상 등이 발생되고, 15㎜를 초과하는 경우 온도 교란이 발생되어 용융로의 안정화를 방해하기 때문이다.In addition, the basalt grains preferably have a size of 7 to 15 mm. This is because, when the size of the basalt grains is less than 7 mm, quenching phenomenon occurs, and when the size of the basalt grains is more than 15 mm, temperature disturbance is generated to hinder the stabilization of the melting furnace.

상기 천연 유기물은 상기 현무암 분말과 화학적 반응이 일어나지 않는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 현무암 용융액(M)의 조성이 변화되어 생산되는 현무암 연속섬유의 품질이 저하되지 않아야 하기 때문이다.It is preferable that the natural organic material does not chemically react with the basalt powder. This is because the quality of the produced basalt continuous fibers should not be deteriorated by changing the composition of the basalt melt (M).

또한, 상기 현무암 분말(P)은 직경이 3㎛이하로 분쇄되고 예열되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 3㎛를 초과되는 현무암 분말이 고온에 노출되는 경우, 현무암 내부의 공기가 급격하게 팽창되어 폭발되는 현상이 발생될 수 있기 때문이다.Also, it is preferable that the basalt powder P is pulverized to a diameter of 3 탆 or less and preheated. This is because when the basalt powder exceeding 3 탆 is exposed to high temperature, the air inside the basalt can be rapidly expanded and exploded.

상기 불순물 제거단계는 제1챔버(310), 제2챔버(320) 및 제3챔버(330)로 구획되는 전기로(300)의 상기 제1챔버(310)에 상기 현무암 분말(P)을 투입하고 1,200 ~ 1,400℃로 가열하여 상기 현무암 분말(P)과 함께 유입된 불순물(E)을 산화시키고 상기 현무암 분말(P)을 1차 용융시킨다. 이때, 온도를 너무 낮게 설정하면 상기 현무암 분말(P)이 제대로 용해되지 않으며, 너무 높게 설정하면 에너지 소모가 과다하여 바람직하지 않다.The impurity removing step may include the step of putting the basalt powder P into the first chamber 310 of the electric furnace 300 divided into the first chamber 310, the second chamber 320 and the third chamber 330 And heated to 1,200 to 1,400 ° C. to oxidize the impurities E introduced together with the basalt powder P and to melt the basalt powder P first. At this time, if the temperature is set too low, the basalt powder (P) is not dissolved properly, and if it is set too high, energy consumption is excessive, which is not preferable.

상기 용융단계는 상기 제1챔버(310)에서 상기 현무암 분말(P)를 1차 용융시켜 상기 제2챔버(320)으로 오버플로우 시키고, 상기 제2참버에서 완전히 용융되도록 1,350 ~ 1,600℃로 재가열하여 상기 현무암 용융액(M)을 생산한다.In the melting step, the basalt powder P is first melted in the first chamber 310 and overflowed to the second chamber 320, and reheated to 1,350 to 1,600 ° C to be completely melted in the second chambers Thereby producing the basalt melt (M).

상기 안정화 단계는 상기 제2챔버(320)에서 오버플로우되어 상기 제3챔버(330)로 유입된 상기 현무암 용융액(M)의 점도 및 조성이 균질하도록 1,350 ~ 1,450℃로 유지시키면서 안정화시킨다. 상기 현무암 용융액(M)의 점도 및 조성이 조절되지 않은 상태에서 인발하는 경우, 인발되는 섬유의 길이 방향에 대한 조성 및 점도가 균일하지 않아 끊어지는 등 여러가지 문제점을 가지므로 바람직하지 않다.The stabilization step stabilizes the basalt melt (M) overflowed in the second chamber (320) while maintaining the viscosity and the composition of the basalt melt (M) uniform to 1,350 to 1,450 ° C. When the basalt melt (M) is withdrawn in a state in which the viscosity and composition of the basalt melt (M) are not adjusted, the composition and viscosity of the drawn fibers in the longitudinal direction are not uniform.

상기 인발 단계는 상기 현무암 용융액(M)을 인발하고, 냉각시켜 초기 섬유를 생산한다. 이때, 온도는 960 ~ 1,150℃로 유지시키면서 인발하고, 냉각시 온도가 급격하게 변화되는 것을 억제하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 초기 섬유의 온도가 급격하게 변화되면 상기 초기 섬유의 표면에 균열이 발생되어 생산성이 떨어지기 때문이다.The drawing step draws out the basalt melt (M) and cools it to produce initial fibers. At this time, it is preferable to withdraw while keeping the temperature at 960 to 1,150 占 폚, thereby suppressing a sudden change in temperature upon cooling. This is because when the temperature of the initial fiber is rapidly changed, cracks are generated on the surface of the initial fiber and the productivity is deteriorated.

상기 마무리 단계는 인발된 상기 초기 섬유의 표면에 표면 처리제를 도포시킨다. 상기 표면 처리제는 섬유의 용도에 따라 선택되며, 섬유 표면의 윤활성을 향상시키고, 마찰력을 감소시키며, 표면을 보호하고, 인장강도 및 표면 접착성 등을 증가시키는 등의 효과를 갖는다.The finishing step applies the surface treatment agent to the surface of the drawn fiber. The surface treatment agent is selected according to the use of the fiber, and has an effect of improving the lubricity of the fiber surface, decreasing the frictional force, protecting the surface, increasing the tensile strength, surface adhesion and the like.

상기 표면 처리제는 유기 표면 처리제 또는 무기 표면 처리제가 사용될 수 있으며, 상기 표면 처리제는 스프레이 방식으로 상기 초기 섬유에 분사되는 것이 바람직하다. 이에, 상기 초기 섬유의 표면처리와 동시에 상기 초기 섬유를 냉각시키는 효과를 갖는다.The surface treatment agent may be an organic surface treatment agent or an inorganic surface treatment agent, and the surface treatment agent may be sprayed onto the initial fiber by spraying method. Thus, it has an effect of cooling the initial fiber simultaneously with the surface treatment of the initial fiber.

이때, 상기 표면 처리제는 580 ~ 820℃에서 상기 초기 섬유에 대하여 0.1 ~ 3.0 중량%로 처리되는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 상기 표면 처리제의 성분이 0.1 중량% 이하인 경우 표면 처리효과를 기대할 수 없으며, 3 중량%를 초과하는 경우 건조 및 경화에 장시간이 소요되어 생산성이 저하되며, 균일한 도포층을 형성하기 어렵기 때문이다.At this time, the surface treatment agent is preferably treated at 0.1 to 3.0 wt% with respect to the initial fiber at 580 to 820 ° C. If the content of the surface treatment agent is less than 0.1% by weight, the effect of surface treatment can not be expected. If it exceeds 3% by weight, it takes a long time for drying and curing to lower the productivity, Because.

상기 표면 처리제가 완전히 건조되면, 현무암 연속섬유가 권취되고 현무암 연속섬유 제조공정이 종료된다.
When the surface treatment agent is completely dried, the basalt continuous fibers are wound and the basalt continuous fiber production process is terminated.

도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 현무암 연속섬유 제조 장치가 전체적으로 도시된 개략 구성도이며, 도 3은 도2의 "A"부 상세도이고, 도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 섬유 형성부를 설명하기 위한 도면이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 전기로에 다수개의 섬유 형성부가 구비된 상태를 도시한 개략 구성도이다.FIG. 2 is a schematic structural view of a basalt continuous fiber production apparatus according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a detailed view of the "A" FIG. 5 is a schematic diagram showing a state where a plurality of fiber forming units are provided in an electric furnace according to an embodiment of the present invention. FIG.

도 2 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 현무암 연속섬유 제조장치는 상기 현무암 광석(S)을 분쇄하여 상기 현무암 분말(P)을 생산하는 분쇄기(100)와 상기 분쇄기(100)에서 분쇄된 상기 현무암 분말(P)이 저장되고, 저장된 상기 현무암 분말(P)을 정량 배출시켜 상기 전기로(300)에 공급하는 원료 저장부(200)와 상기 현무암 분말(P)을 용융시켜 상기 현무암 용융액(M)을 생산하는 전기로(300)와 상기 전기로(300) 저면에서 상부방향으로 일정간격 이격되어 형성된 배출공(370)에 설치되어 상기 배출공(370)을 통해 유입되는 상기 현무암 용융액(M)으로 상기 초기 섬유를 생산하는 섬유 형성부(400) 및 상기 섬유 형성부(400)에서 생산된 상기 초기 섬유를 권취하는 권취기(800)를 포함한다.2 to 5, an apparatus for producing continuous basalt continuous fiber according to an embodiment of the present invention includes a crusher 100 for crushing the basalt ore S to produce the basalt powder P, A raw material storage part 200 for storing the basalt powder P pulverized in the raw material storage part 100 and discharging the stored basalt powder P in a fixed amount to the electric furnace 300 and a raw material storage part 200 for storing the basalt powder P, (300) which melts and produces the basalt melt (M) and a discharge hole (370) spaced upward from the bottom surface of the electric furnace (300) A fiber forming part 400 for producing the initial fiber with the basalt melt M and a take-up winder 800 for winding up the initial fiber produced in the fiber forming part 400.

상기 분쇄기(100)는 상기 현무암 광석(S)을 3㎛이하로 분쇄하여, 분쇄된 상기 현무암 분말(P)은 상기 원료 저장부(200)에 공급하며, 이때, 상기 원료 저장부(200)는 상기 현무암 분말(P)을 예열시키는 예열수단(미도시)을 더 포함하는 것이 바람직하다. 왜냐하면, 고온으로 유지되는 상기 전기로(300) 내부로 상기 현무암 분말(P) 공급시 급격한 온도 변화로 인하여 상기 현무암 분말(P)이 폭발되는 것을 방지할 수 있기 때문이다.The crusher 100 crushes the basalt ore S to 3 μm or less and supplies the crushed basalt powder P to the raw material storage 200. At this time, And a preheating means (not shown) for preheating the basalt powder P. This is because it is possible to prevent the basalt powder P from exploding due to a rapid temperature change when the basalt powder P is supplied into the electric furnace 300 maintained at a high temperature.

상기 전기로(300)는 상기 현무암 분말(P)을 공급받아 용융시킨다. 이때, 상기 전기로(300)는 그 내부가 상기 현무암 분말(P) 또는 상기 현무암 용융액(M)의 이동방향을 따라 순차적으로 상기 제1챔버(310), 제2챔버(320) 및 제3챔버(330)로 구획되는 것이 바람직하며, 내부를 구획하도록 한 쌍의 격벽(340)이 상기 전기로(300) 내부 천정과 바닥에 대향하게 설치된다.The electric furnace 300 receives and melts the basalt powder P. At this time, the electric furnace 300 is installed in the first chamber 310, the second chamber 320, and the third chamber 320 sequentially along the moving direction of the basalt powder P or the basalt melt M, And a pair of partitions 340 are installed to face the inner ceiling and the floor of the electric furnace 300 so as to partition the inside of the electric furnace 300.

이에, 상기 제1챔버(310), 제2챔버(320) 및 제3챔버(330)는 각각 다른 온도로 조절될 수 있으며, 상기 불순물(E)은 각각의 챔버 저면에 퇴적되고, 상기 현무암 용융액(M)은 상기 격벽(340)을 오버플로우하여 이동되어 상기 제3챔버의 불순물(E)은 최소화된다.The first chamber 310, the second chamber 320, and the third chamber 330 may be controlled at different temperatures. The impurities E may be deposited on the bottom surface of each chamber, (M) overflows the partition wall (340) and the impurities (E) of the third chamber are minimized.

이때, 상기 전기로(300)는 각각의 챔버에 하나 이상의 전기 발열체(350)이 설치된다. 이에, 각각의 챔버별로 온도 조절이 가능하여, 순차적을 온도를 증가시켜 상기 현무암 용융액(M)을 균질화시키고, 점도를 조절하여 상기 섬유 형성부(400)로 공급하여 상기 초기 섬유의 품질을 향상시키는 효과가 있다.At this time, at least one electric heating element 350 is installed in each chamber of the electric furnace 300. Accordingly, the temperature can be adjusted for each chamber, the temperature of the basalt melt M is sequentially increased, and the viscosity of the basalt melt M is controlled to be supplied to the fiber forming part 400 to improve the quality of the initial fiber It is effective.

또한, 상기 전기로(300)는 각 챔버 내부로 관통되는 점검공(360)이 형성되는 것이 바람직히다. 이에, 각 챔버의 이상유무 판단이 용이하게 할 수 있는 효과가 있다.Also, it is preferable that the electric furnace 300 is provided with a check hole 360 passing through each chamber. Thus, there is an effect that it is easy to determine whether there is an abnormality in each chamber.

도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일실시예에 따른 상기 섬유 형성부(400)는 상기 전기로(300)의 용융물 이동통로(380)의 소정 위치에 구비되며 그 상단이 상기 용융물 이동통로(380)의 바닥과 대략 동일한 높이에 있도록 설치된다.3 to 4, the fiber forming part 400 according to an embodiment of the present invention is provided at a predetermined position of the melt moving path 380 of the electric furnace 300, So as to be approximately at the same height as the bottom of the melt transport passage 380.

상기 섬유 형성부(400)는 가장자리 부분과 상, 하단부가 판재로 차단되어 내부에 상기 현무암 용융액(M)이 수용되는 내부공간(420)이 마련된 상자 형태로 형성되고, 상기 내부공간(420)은 수평한 스크린판에 의해 상, 하로 분리된다. 상기 스크린 판에는 복수개의 용융물공이 형성된다. 또한, 상기 섬유 형성부(400)의 하부에는 직경이 2 ∼ 3㎜(보다 바람직하게는, 1.7 ∼ 2.3㎜)인 노즐(410)이 하나 이상 설치된다. The fiber forming part 400 is formed in a box shape having an inner space 420 in which the edge portion and the upper and lower ends are blocked by a plate material and the basalt melt M is received therein, It is separated up and down by a horizontal screen plate. A plurality of melt holes are formed on the screen plate. At least one nozzle 410 having a diameter of 2 to 3 mm (more preferably, 1.7 to 2.3 mm) is installed at a lower portion of the fiber forming portion 400.

이때, 상기 섬유 형성부(400)는 상기 현무암 용융액(M)과 접촉되는 모든 부위가 산화철과 결합하여 부식되는 것이 방지되고 고온에서 화학적으로 안정한 백금-로듐 합금으로 제조된다. 따라서, 고가인 백금-로듐 합금의 사용을 최소화하기 위하여는, 상기 섬유 형성부(400)의 부피를 최소화하고 두께를 0.7㎜ ∼ 1.7㎜ 정도로 얇게 형성시키는 것이 바람직하다.At this time, the fiber forming part 400 is made of a platinum-rhodium alloy which is chemically stable at high temperatures while preventing all portions of the fiber forming part 400 contacting with the basalt melt M from being bonded with iron oxide and being corroded. Therefore, in order to minimize the use of the expensive platinum-rhodium alloy, it is desirable to minimize the volume of the fiber forming portion 400 and to form the layer to a thickness of about 0.7 mm to 1.7 mm.

또한, 상기 섬유 형성부(400)의 주변에는 적정한 온도와 점도로 일정하게 유지시킬 수 있도록 하기 위한 냉각 및 가열수단이 더 구비될 수 있다.In addition, a cooling and heating means may be further provided around the fiber forming portion 400 to maintain the fiber forming portion 400 at a proper temperature and viscosity.

도 5에 도시된 바와 같이, 상기 전기로(300)의 일측에 복수 개의 용융물 이동통로(380)가 형성되고 이들 각각의 상기 용융물 이동통로(380)에 상기 섬유 형성부(400)가 대응되도록 설치될 수 있으며, 또한, 상기 전기로(300)의 양측에 복수 개의 상기 용융물 이동통로(380)가 대향하여 형성되고 이들 각각의 상기 용융물 이동통로(380)에 섬유 형성부(400)가 대응되도록 설치될 수 있다.5, a plurality of melt moving passages 380 are formed on one side of the electric furnace 300, and the fiber forming portions 400 are installed in correspondence with the respective melt moving passages 380, A plurality of the melt moving passages 380 are formed on opposite sides of the electric furnace 300 so that the fiber forming portions 400 correspond to the respective melt moving passages 380, .

이에, 복수 개의 상기 섬유 형성부에서 동시에 상기 초기 섬유를 생산함에 따라 생산성을 향상시킬 수 있다.Thus, productivity can be improved by producing the initial fibers at a plurality of the fiber forming portions at the same time.

또한, 상기 전기로(300)는 상기 원료 저장부(100)에서 공급된 상기 현무암 분말(P)이 일시적으로 수용되면서 2차 예열되는 원료 공급관(370)이 형성되고, 원료 공급관 내부로 신장되어 상기 원료 공급관(370)에 퇴적된 상기 현무암 분말(P)을 서서히 상기 제1챔버(310)로 공급하는 원료 공급수단(380)을 더 포함하는 것이 바람직하다.The electric furnace 300 further includes a raw material supply pipe 370 for temporarily preheating the basalt powder P supplied from the raw material storage unit 100 and extending into the raw material supply pipe, And a raw material supply means 380 for gradually supplying the basalt powder P deposited in the raw material supply pipe 370 to the first chamber 310.

이때, 상기 원료 공급관(370)은 상기 현무암 용융액(M)의 수면에 인접하여 형성되는 것이 바람직하며, 상기 원료 공급수단(380)은 예를 들어, 유압 실린더 등이 사용될 수 있다. 이에, 상기 현무암 분말(P)을 예열하여 상기 현무암 용융액(M)과 온도 차이가 감소시켜 투입함으로써, 온도격차에 의한 트러블을 감소시킬 수 있으며, 상기 원료 공급수단(380)을 이용하여 현무암 연속섬유의 생산속도에 따라 상기 현무암 분말(P)의 공급량을 조절하면서 투입할 수 있다.At this time, it is preferable that the raw material supply pipe 370 is formed adjacent to the water surface of the basalt melt M, and the raw material supply means 380 may be, for example, a hydraulic cylinder. The basalt powder P may be pre-heated to reduce the temperature difference between the basalt powder P and the basalt melt M, thereby reducing the trouble due to the temperature difference. By using the raw material supply means 380, The supply amount of the basalt powder P may be adjusted according to the production rate of the basalt powder P.

본 발명의 일 실시예에 따른 현무암 연속섬유 제조 장치는 상기 섬유 형성부(400) 하부에 설치되어 상기 섬유 형성부(400)에서 인발되는 상기 초기 섬유를 서냉시키는 냉각수단(500)를 더 포함한다.The basalt continuous fiber production apparatus according to an embodiment of the present invention further includes a cooling unit 500 installed below the fiber forming unit 400 for slowly cooling the initial fiber drawn from the fiber forming unit 400 .

상기 냉각수단(500)은 상기 섬유 형성부(400)에서 낙하되는 상기 초기 섬유가 일정 온도 및 최적의 점도로 낙하될 수 있도록 상기 초기 섬유를 서냉시킴으로써, 온도 및 점도가 변화되어 생산되는 섬유가 끊어지는 것을 방지하여 생산성을 향상시킬 수 있다.The cooling means 500 slowly softens the initial fiber so that the initial fiber dropped from the fiber forming portion 400 can be dropped at a predetermined temperature and an optimum viscosity, The productivity can be improved.

또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 현무암 연속섬유 제조 장치는 상기 냉각수단(500)에서 1차 냉각된 상기 초기 섬유의 표면에 상기 표면 처리제를 분사하는 표면처리 수단(600) 및 상기 초기 섬유에 도포된 상기 표면 처리제를 건조시키는 건조수단(700)을 더 포함한다.In addition, the basalt continuous fiber production apparatus according to an embodiment of the present invention includes surface treatment means 600 for spraying the surface treatment agent onto the surface of the initial fiber that is first cooled in the cooling means 500, And drying means (700) for drying the applied surface treatment agent.

상기 표면처리 수단(600)은 상기 표면 처리제를 580 ~820℃로 조절하여 상기 초기섬유에 분사하는 것이 바람직하다. 이에, 상기 초기 섬유의 표면에 상기 표면 처리제를 도포함과 동시에 상기 초기 섬유를 냉각시키는 효과를 갖는다.Preferably, the surface treatment means 600 adjusts the surface treatment agent to 580 to 820 ° C and injects the surface treatment agent onto the initial fibers. This has the effect of applying the surface treatment agent to the surface of the initial fiber and cooling the initial fiber.

또한, 상기 표면처리 수단(600)은 상기 초기 섬유의 표면에 상기 표면 처리제를 분사하는 제1 표면처리 수단(610)과 상기 제1 표면처리 수단(610)에서 냉각되면서 1차 표면처리된 상기 초기 섬유와 상기 표면 처리제를 직접 접촉시켜 2차 표면처리하는 제2 표면처리 수단(620)을 포함할 수 있다. The surface treatment means 600 includes a first surface treatment means 610 for spraying the surface treatment agent onto the surface of the initial fiber, And a second surface treatment means 620 for subjecting the fiber and the surface treatment agent to a second surface treatment in direct contact with each other.

이에, 상기 초기 섬유의 품질을 향상시키면서, 상기 초기 섬유를 냉각시켜 생산성을 향상시키는 효과가 있다.Thus, there is an effect of improving the productivity by improving the quality of the initial fiber while cooling the initial fiber.

상기 건조수단(700)은 상기 초기 섬유 표면에 도포된 상기 표면 처리제를 완전히 건조시켜 상기 권취기(800)로 공급한다.
The drying means (700) completely dries the surface treatment agent applied to the surface of the initial fiber and supplies the surface treatment agent to the winder (800).

상술한 바와 같이, 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만 해당 기술분야의 숙련된 당업자라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.
Although the present invention has been described with reference to the preferred embodiments thereof, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations can be made in the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the following claims. It can be understood that

S: 현무암 광석 P: 현무암 분말
M: 현무암 용융액 E: 불순물
100: 분쇄기 200: 원료 저장부
300: 전기로 310: 제1챔버
320: 제2챔버 330: 제3챔버
340: 격벽 350: 전기 발열체
360: 점검공 370: 배출공
400: 섬유 형성부 410: 노즐
420: 내부공간 500: 냉각수단
600: 표면처리 수단 610: 제1 표면처리 수단
620: 제2 표면처리 수단 700: 건조수단
800: 권취기
S: Basalt Ore P: Basalt Powder
M: Basalt melt E: Impurities
100: crusher 200: raw material storage part
300: Electric furnace 310: First chamber
320: second chamber 330: third chamber
340: partition wall 350: electric heating element
360: Check hole 370: Exhaust hole
400: fiber forming part 410: nozzle
420: internal space 500: cooling means
600: Surface treatment means 610: First surface treatment means
620: second surface treatment means 700: drying means
800: Winder

Claims (10)

현무암을 3㎛이하의 현무암 분말로 분쇄하여 공급하는 원료공급 단계;
상기 현무암 분말 중에 포함된 불순물을 산화 또는 침전시켜 제거할 수 있도록 1,200 ~ 1,400℃로 가열하는 불순물 제거단계;
상기 불순물이 제거된 상기 현무암 분말을 1,350 ~ 1,600℃로 가열하여 용융시키는 용융 단계;
현무암 용융액의 점도를 조절하여 안정화시킬 수 있도록 1,350 ~ 1,450℃로 유지시키는 안정화 단계;
안정화된 상기 현무암 용융액을 960 ~ 1,150℃로 유지시키면서 인발하고, 서냉시켜 초기 섬유를 제조하는 인발 단계; 및
상기 초기 섬유에 표면 처리제를 분사하여 표면처리하고, 건조시켜 현무암 연속섬유를 생산하는 마무리 단계;를 포함하는 현무암 연속섬유 제조 방법.
A raw material supplying step of pulverizing basalt rock into basalt rock having a particle size of 3 탆 or less;
An impurity removing step of heating the material to 1,200 to 1,400 ° C so that the impurities contained in the basalt powder can be removed by oxidation or precipitation;
A melting step of heating the basalt powder from which the impurities have been removed to 1,350 to 1,600 캜 for melting;
A stabilization step of maintaining the temperature of the basalt melt at 1,350 to 1,450 캜 so as to be stabilized by controlling the viscosity of the basalt melt;
A drawing step of drawing the stabilized basalt melt while maintaining the melt at 960 to 1,150 DEG C, and slowly cooling the same to produce an initial fiber; And
A finishing step of spraying a surface treating agent on the initial fibers, surface treatment, and drying to produce basalt continuous fibers.
청구항 1에 있어서,
상기 현무암은, SiO2 47 ∼ 56 중량%, Al2O3 14 ∼ 19 중량%, FeO + Fe2O3 7.0 ∼ 15 중량%, CaO 8 ∼ 11 중량%, MgO 3.5 ∼ 10.0 중량%, K2O + Na2O 2.5 ∼ 6.0 중량%, TiO2 0.2 ~ 2.0 중량%, 기타 잔부의 조성을 가짐을 특징으로 하는 현무암 연속섬유 제조 방법.
The method according to claim 1,
The basalt rock is composed of 47 to 56 wt% of SiO2, 14 to 19 wt% of Al2O3, 7.0 to 15 wt% of FeO + Fe2O3, 8 to 11 wt% of CaO, 3.5 to 10.0 wt% of MgO, 2.5 to 6.0 wt% of K2O + Na2O, 0.2 to 2.0% by weight of TiO2, and the balance of other residues.
청구항 1에 있어서,
상기 원료공급 단계는,
상기 현무암 분말의 성분을 분석하고, 천연 유기물 및 무기물을 첨가하여 공급되는 원료의 조성 및 크기를 균일화하는 원료 표준화 과정; 및
상기 현무암 분말을 예열하는 예열과정;을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 현무암 연속섬유 제조 방법.
The method according to claim 1,
The raw material supply step may include:
A raw material standardization process for analyzing the components of the basalt powder, adding natural organic materials and minerals, and making the composition and size of the raw materials uniform; And
Further comprising a preheating step of preheating the basalt powder.
청구항 1에 있어서,
상기 마무리 단계는,
상기 표면 처리제를 스프레이하여 상기 초기 섬유를 냉각시키면서 표면처리하는 것을 특징으로 하는 현무암 연속섬유 제조 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the finishing step comprises:
Characterized in that the surface treatment agent is sprayed and the initial fiber is subjected to a surface treatment while being cooled.
청구항 4에 있어서,
상기 표면 처리제는 580 ~ 820℃에서 스프레이되되, 상기 초기 섬유에 대하여 0.1 ~ 3.0 중량%가 스프레이되는 것을 특징으로 하는 현무암 연속섬유 제조 방법.
The method of claim 4,
Wherein the surface treatment agent is sprayed at 580 to 820 占 폚 and sprayed with 0.1 to 3.0% by weight of the initial fiber.
현무암을 분쇄하는 분쇄기;
상기 분쇄기에서 분쇄된 현무암 분말을 저장하고, 정량 배출시키는 원료 저장부;
상기 원료 저장부에서 상기 현무암 분말을 공급받아 용융시키는 전기로;
상기 전기로 저면에 형성된 배출공에 설치되어 상기 배출공을 통해 공급받은 용융된 현무암이 수용되는 내부공간이 형성되고, 저면에 상기 용융된 현무암을 배출시켜 현무암 섬유를 형성하는 복수 개의 노즐이 설치된 섬유 형성부; 및
상기 섬유 형성부에서 생산된 상기 현무암 섬유를 권취하는 권취기;를 포함하는 현무암 연속섬유 제조 장치.
A crusher for crushing basalt;
A raw material storage for storing and pulverizing the ground basalt powder pulverized by the pulverizer;
An electric furnace for receiving and melting the basalt powder in the raw material storage section;
An inner space formed in the discharge hole formed in the bottom of the electric furnace to receive the melted basalt supplied through the discharge hole and formed of a plurality of nozzles for discharging the molten basalt to form basalt fiber, Forming portion; And
And a winder for winding up the basalt fiber produced in the fiber forming portion.
청구항 6에 있어서,
상기 전기로는 상기 현무암 분말을 공급받아, 불순물을 제거하고 상기 현무암 분말을 1차 용융시키는 제1챔버과 상기 제1실에서 공급받은 1차 용융된 현무암 분말을 공급받아 2차 용융시켜 상기 용융된 현무암을 생산하는 제2챔버 및 상기 제2챔버에서 상기 용융된 현무암을 공급받아 상기 섬유 형성부로 공급하는 제3챔버로 구획하되 상기 용융된 현무암이 오버플로우되어 이동될 수 있도록 천정과 바닥에 이격되어 설치되는 한 쌍의 격벽;을 포함하는 것을 특징으로 하는 현무암 연속섬유 제조 장치.
The method of claim 6,
The electric furnace is supplied with the basalt powder, removes impurities, firstly melts the basalt powder, and first melts the basalt powder supplied from the first chamber to secondarily melt the melted basalt rock, And a third chamber for supplying the molten basalt to the fiber forming unit in the second chamber, wherein the third chamber is installed to be separated from the ceiling and the floor so that the molten basalt can be moved overflow And a pair of barrier ribs.
청구항 6에 있어서,
상기 원료 저장부는,
상기 현무암 분말을 예열시키는 예열수단을 더 포함하는 현무암 연속섬유 제조 장치.
The method of claim 6,
The raw-
Further comprising preheating means for preheating the basalt powder.
청구항 6에 있어서,
상기 섬유 형성부에서 생산된 상기 현무암 섬유를 서냉시키는 냉각수단를 더 포함하는 현무암 연속섬유 제조 장치.
The method of claim 6,
Further comprising cooling means for slowly cooling the basalt fiber produced in the fiber forming portion.
청구항 6에 있어서,
상기 섬유 형성부에서 생산된 상기 현무암 섬유에 표면 처리제를 분사하는 하나 이상의 표면처리 수단; 및
상기 현무암 섬유에 도포된 상기 표면 처리제를 건조시키는 건조수단;을 더 포함하는 현무암 연속섬유 제조 장치.
The method of claim 6,
At least one surface treatment means for spraying the surface treatment agent onto the basalt fiber produced in the fiber formation portion; And
And drying means for drying the surface treatment agent applied to the basalt fiber.
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