KR20200134081A - Batch composition for mineral wool and mineral wool manufactured therefrom - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 산업 부산물을 포함하는 미네랄울 뱃지 조성물 및 이로부터 제조된 생분해성 미네랄울에 관한 것이다.The present invention relates to a mineral wool badge composition comprising industrial by-products and a biodegradable mineral wool prepared therefrom.
미네랄울(mineral wool)은 암석(stone material) 및 전기 용융기반 열에너지를 이용하여 생산하는 것이 일반적이다. 이때, 원료로는 통상적으로 열저항성이 우수한 SiO2, Al2O3 등의 무기 산화물 기반 암석을 사용한다. 그러나 암석 채취과정에서 발생되는 파쇄 공정은 자연을 훼손시키고 미세먼지와 같은 공기오염을 유발한다. 이로 인해, 미네랄울 생산시 암석 원료 사용율이 높을수록 친환경성 및 경제성은 감소하게 된다. 이에 대한 대안으로 1990년 후반, 산업 부산물인 슬라그를 재활용하여 미네랄울의 원료로 사용하는 방법이 제안되었다. 또한, 미네랄울 생산시 산업 부산물의 사용율이 증가될 경우, 산업 부산물의 폐기 비용 절감에 따른 경제적 이익과 더불어 자연환경을 보존하는 효과가 있다.Mineral wool is generally produced using stone material and thermal energy based on electric melting. At this time, as a raw material, inorganic oxide-based rocks such as SiO 2 and Al 2 O 3 having excellent heat resistance are generally used. However, the crushing process that occurs during the rock extraction process damages nature and causes air pollution such as fine dust. For this reason, the higher the rate of use of rock raw materials in the production of mineral wool is, the less environmentally friendly and economical are. As an alternative to this, in the late 1990s, a method of recycling slag, an industrial by-product, was proposed to use it as a raw material for mineral wool. In addition, when the use rate of industrial by-products increases during the production of mineral wool, there is an effect of preserving the natural environment as well as economic benefits due to the reduction in disposal costs of industrial by-products.
이와 관련하여, 한국 등록특허 제1,382,377호(특허문헌 1)에는 섬유 몸체는 강의 제조 공정 중 발생된 슬라그와 폐 내화물이 배합되어 제조되며, 상기 섬유 몸체는 40 내지 50 중량%의 이산화규소(SiO2), 7 내지 15 중량%의 철 산화물(Fe2O3), 7 내지 15 중량%의 산화알루미늄(Al2O3), 7 내지 15 중량%의 칼슘 산화물(CaO) 및 7 내지 15 중량%의 마그네슘 산화물(MgO)을 함유하는 섬유가 개시되어 있다. 그러나, 특허문헌 1은 산화알루미늄과 칼슘 산화물의 함량이 낮아 섬유의 내열성이 부족한 문제가 있었다.In this regard, in Korea Patent Registration No. 1,382,377 (Patent Document 1), the fiber body is manufactured by mixing slag generated during the manufacturing process of steel and waste refractory, and the fiber body is 40 to 50% by weight of silicon dioxide (SiO 2 ), 7 to 15% by weight of iron oxide (Fe 2 O 3 ), 7 to 15% by weight of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), 7 to 15% by weight of calcium oxide (CaO) and 7 to 15% by weight Fibers containing magnesium oxide (MgO) are disclosed. However, Patent Document 1 has a problem in that the content of aluminum oxide and calcium oxide is low and the heat resistance of the fiber is insufficient.
한편, 미네랄울은 산업용, 플랜트용 및 선박용 등 다양한 산업 분야에 적용되고 있으며, 특히, 단열재로서 건축용 실내 천장재로도 널리 이용되고 있다. 이처럼 다양한 분야에 적용되는 미네랄울은 시공 편의성 및 인체 무해성을 향상시키기 위해, 인체 흡입시 체내 용해되는 생분해성을 갖는 화학조성을 가져야 한다. 또한, 상술한 바와 같은 암석 대체 산업 부산물 사용시 용융로와 원료간 화학반응 및 조성 적합성에 대한 연구가 필요하다. 즉, 미네랄울 뱃지 조성물은 유해가스를 발생시키는 부산물의 사용이 최소화되고 생분해성을 갖는 화학 조성에 대한 연구가 필요하다.On the other hand, mineral wool has been applied to various industrial fields such as industrial, plant, and marine, and in particular, it is widely used as an indoor ceiling material for construction as an insulating material. In order to improve the convenience of construction and harmlessness to the human body, mineral wool, which is applied to various fields, must have a chemical composition that dissolves in the body when inhaled. In addition, studies on chemical reactions and compositional suitability between the melting furnace and raw materials are required when using by-products of the rock substitute industry as described above. That is, the mineral wool badge composition minimizes the use of by-products that generate harmful gases and requires a study on a chemical composition having biodegradability.
예를 들어, 제강공정에서 나오는 부산물인 철슬라그는 미네랄울 제조 원료로 사용될 수 있다. 철슬라그는 가격경쟁력이 있는 반면, 원료 내 함유된 황 혼합물이 타 원료 대비 많아 고온 용융공정에서 이산화황, 삼산화황 등의 황을 포함하는 가스가 발생한다. 이로 인해, 철슬라그 함량이 높은 뱃지 조성물로 미네랄울을 생산할 경우, 용융물의 온도 상승 및 유해가스 발생량 증가로 인해 공정 설비 내구성 감소 및 작업자 건강 악화 등의 문제가 발생할 수 있다.For example, iron slag, a by-product from the steel making process, can be used as a raw material for producing mineral wool. While iron slag is price-competitive, sulfur-containing gases such as sulfur dioxide and sulfur trioxide are generated in the high-temperature melting process because the mixture of sulfur contained in the raw material is higher than that of other raw materials. For this reason, when mineral wool is produced from a badge composition having a high iron slag content, problems such as reduction in durability of process equipment and deterioration of worker health may occur due to an increase in the temperature of the melt and an increase in the amount of harmful gas generated.
또한, 알루미늄 슬라그의 경우, 슬라그 내 알루미늄-나이트라이드 성분이 물과 접촉시 암모니아 반응을 한다. 따라서, 알루미늄 슬라그를 원료로 사용할 경우, 악취 발생에 따른 환기 시설이 요구되고 유럽 내 일부 국가에서는 위험 물질로 분류되어 원료 수급에 어려움이 있다.In addition, in the case of aluminum slag, an ammonia reaction occurs when the aluminum-nitride component in the slag comes into contact with water. Therefore, when aluminum slag is used as a raw material, ventilation facilities are required due to the occurrence of odor, and some countries in Europe are classified as dangerous substances, making it difficult to supply and supply raw materials.
따라서, 산업 부산물을 이용하여 경제성이 높고 암석 사용을 최소화하여 친환경적이며 제조된 섬유가 인체 흡입시 체내 용해되는 생분해성을 갖는 미네랄울 뱃지 조성물 및 이로부터 제조된 미네랄울에 대한 연구개발이 필요한 실정이다.Therefore, it is necessary to research and develop a mineral wool badge composition that is economical by using industrial by-products, is eco-friendly by minimizing the use of rocks, and has biodegradability in which the manufactured fibers are dissolved in the body when inhaled. .
이에, 본 발명은 산업 부산물을 이용하여 경제성이 높고 암석 사용을 최소화하여 친환경적인 미네랄울 뱃지 조성물 및 상기 뱃지 조성물로부터 제조되며 생분해성이 우수한 미네랄울을 제공하고자 한다.Accordingly, the present invention is to provide an eco-friendly mineral wool badge composition by using industrial by-products and minimizing the use of rocks, and mineral wool having excellent biodegradability.
본 발명은 5 내지 35 중량부의 샤모트, 10 내지 25 중량부의 회장석, 10 내지 25 중량부의 경소백운석, 10 내지 30 중량부의 철슬라그 및 10 내지 25 중량부의 파유리를 포함하는 미네랄울 뱃지 조성물을 제공한다.The present invention provides a mineral wool badge composition comprising 5 to 35 parts by weight of chamotte, 10 to 25 parts by weight of ileum, 10 to 25 parts by weight of light dolomite, 10 to 30 parts by weight of iron slag, and 10 to 25 parts by weight of cullet. to provide.
또한, 본 발명은 상기 미네랄울 뱃지 조성물로부터 제조된 미네랄울을 제공한다.In addition, the present invention provides a mineral wool prepared from the mineral wool badge composition.
본 발명에 따른 미네랄울 뱃지 조성물은 산업 부산물을 이용하여 경제성이 높으면서도 용융성이 우수하고 암석 사용을 최소화하여 친환경적이다. 또한, 상기 뱃지 조성물로부터 제조된 미네랄울은 인체 흡입시 체내 용해되는 생분해성이 우수하다.The mineral wool badge composition according to the present invention is eco-friendly by using industrial by-products, having high economic efficiency, excellent melting properties, and minimizing the use of rocks. In addition, the mineral wool prepared from the badge composition has excellent biodegradability that dissolves in the body when inhaled by the human body.
도 1 및 2는 시험예에서 평가한 본 발명에 따른 미네랄울의 용융성 평가 사진이다.1 and 2 are photographs for evaluating the meltability of mineral wool according to the present invention evaluated in Test Examples.
이하 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail.
미네랄울 뱃지 조성물Mineral Wool Badge Composition
본 발명에 따른 미네랄울 뱃지 조성물은 5 내지 35 중량부의 샤모트, 10 내지 25 중량부의 회장석, 10 내지 25 중량부의 경소백운석, 10 내지 30 중량부의 철슬라그 및 10 내지 25 중량부의 파유리를 포함한다.The mineral wool badge composition according to the present invention comprises 5 to 35 parts by weight of chamotte, 10 to 25 parts by weight of ileum, 10 to 25 parts by weight of light dolomite, 10 to 30 parts by weight of iron slag and 10 to 25 parts by weight of cullet do.
샤모트Chamotte
샤모트(chamotte)는 철강산업 등의 산업분야에서 사용되는 내화벽돌로서, 비영구적인 내화성을 가져 주기적인 교체가 요구되는 내화성 물질이다. 본 발명의 샤모트는 상술한 바와 같은 주기적인 교체로 인해 생성되는 폐샤모트를 의미한다.Chamotte is a refractory brick used in industrial fields such as the steel industry, and is a refractory material that requires periodic replacement because of its non-permanent fire resistance. The chamotte of the present invention refers to a waste chamotte produced by periodic replacement as described above.
이때, 상기 샤모트는 내화 점토를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 샤모트는 SiO2, Al2O3 및 Fe2O3를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 샤모트는 35 내지 45 중량부의 SiO2, 45 내지 55 중량부의 Al2O3 및 1 내지 10 중량부의 Fe2O3를 포함할 수 있다.In this case, the chamotte may include refractory clay. For example, the chamotte may include SiO 2, Al 2 O 3 and Fe 2 O 3 . Specifically, the chamotte may include 35 to 45 parts by weight of SiO 2 , 45 to 55 parts by weight of Al 2 O 3 and 1 to 10 parts by weight of Fe 2 O 3 .
상기 샤모트는 입도가 1 내지 10 mm일 수 있다. 상기 샤모트의 입도가 상기 범위 내일 경우, 입도 저하에 따른 용융 표면적 증대로 원료 배합시 용융성이 개선되는 효과가 있다.The chamotte may have a particle size of 1 to 10 mm. When the particle size of the chamotte is within the above range, the melting surface area increases due to the decrease in the particle size, thereby improving the meltability when mixing the raw material.
또한, 상기 샤모트는 10 내지 25 중량부의 회장석에 대하여 5 내지 35 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 샤모트는 10 내지 25 중량부의 회장석에 대하여 10 내지 30 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 샤모트의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 생분해성 특성 및 용융성이 저하되는 문제점이 있다. In addition, the chamotte may be included in the badge composition in an amount of 5 to 35 parts by weight based on 10 to 25 parts by weight of ileum. Specifically, the chamotte may be included in the badge composition in an amount of 10 to 30 parts by weight based on 10 to 25 parts by weight of ileum. When the content of chamotte is out of the above range, there is a problem in that biodegradability and melting properties are deteriorated.
회장석Chairman seat
회장석은 화학 조성을 CaAl2Si2O8로 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 회장석은 Al2O3, SiO2 및 CaO를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 회장석은 20 내지 30 중량부의 Al2O3, 40 내지 60 중량부의 SiO2 및 10 내지 30 중량부의 CaO를 포함할 수 있다. The chemical composition of ileum can be represented by CaAl 2 Si 2 O 8 . For example, the ileite may include Al 2 O 3 , SiO 2 and CaO. Specifically, the ileite may include 20 to 30 parts by weight of Al 2 O 3 , 40 to 60 parts by weight of SiO 2 and 10 to 30 parts by weight of CaO.
상기 회장석은 5 내지 35 중량부의 샤모트에 대하여 10 내지 25 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 회장석은 5 내지 35 중량부의 샤모트에 대하여 13 내지 24 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 회장석의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 내열성 및 섬유 인장강도가 저하되는 문제점이 있다. The ileal stone may be included in the badge composition in an amount of 10 to 25 parts by weight based on 5 to 35 parts by weight of chamotte. Specifically, the ileite may be included in the badge composition in an amount of 13 to 24 parts by weight based on 5 to 35 parts by weight of chamotte. When the content of ileum is out of the above range, there is a problem in that heat resistance and fiber tensile strength are deteriorated.
경소백운석Gyeongso Dolomite
경소백운석은 백운석을 소성하여 얻어진 것으로서, 예를 들어, CaO 및 MgO를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 경소백운석은 40 내지 70 중량부의 CaO 및 30 내지 60 중량부의 MgO를 포함할 수 있다. The light dolomite is obtained by sintering dolomite, and may include, for example, CaO and MgO. Specifically, the light dolomite may include 40 to 70 parts by weight of CaO and 30 to 60 parts by weight of MgO.
상기 경소백운석은 5 내지 35 중량부의 샤모트에 대하여 10 내지 25 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 경소백운석은 5 내지 35 중량부의 샤모트에 대하여 16 내지 23 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 경소백운석의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 용융성 및 내열성이 저하되는 문제점이 있다.The light dolomite may be included in the badge composition in an amount of 10 to 25 parts by weight based on 5 to 35 parts by weight of chamotte. Specifically, the light dolomite may be included in the badge composition in an amount of 16 to 23 parts by weight based on 5 to 35 parts by weight of chamotte. When the content of light dolomite is out of the above range, there is a problem in that melting and heat resistance are deteriorated.
철슬라그Iron slag
철슬라그는 철광석에서 철을 분리해 내고 남은 부산물로, 예를 들어, CaO 및 Al2O3을 포함할 수 있다. 구체적으로, 철슬라그는 30 내지 90 중량부의 CaO 및 10 내지 70 중량부의 Al2O3을 포함할 수 있다. Iron slag is a by-product remaining after separating iron from iron ore, and may include, for example, CaO and Al 2 O 3 . Specifically, the iron slag may include 30 to 90 parts by weight of CaO and 10 to 70 parts by weight of Al 2 O 3 .
상기 철슬라그는 5 내지 35 중량부의 샤모트에 대하여 10 내지 30 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 철슬라그는 5 내지 35 중량부의 샤모트에 대하여 13 내지 27 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 철슬라그의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 내열성 및 섬유 인장강도가 저하되는 문제점이 있다.The iron slag may be included in the badge composition in an amount of 10 to 30 parts by weight based on 5 to 35 parts by weight of chamotte. Specifically, the iron slag may be included in the badge composition in an amount of 13 to 27 parts by weight based on 5 to 35 parts by weight of chamotte. When the content of the iron slag is out of the above range, there is a problem in that heat resistance and fiber tensile strength are deteriorated.
파유리Cullet
파유리(cullet)는 파쇄된 유리를 의미하는 것으로서, 예를 들어, SiO2, CaO, MgO 및 Na2O를 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 파유리는 65 내지 75 중량부의 SiO2, 5 내지 15 중량부의 CaO, 1 내지 5 중량부의 MgO 및 10 내지 15 중량부의 Na2O을 포함할 수 있다. Cullet means crushed glass, and may include, for example, SiO 2 , CaO, MgO and Na 2 O. Specifically, the cullet may include 65 to 75 parts by weight of SiO 2 , 5 to 15 parts by weight of CaO, 1 to 5 parts by weight of MgO, and 10 to 15 parts by weight of Na 2 O.
또한, 상기 파유리는 5 내지 35 중량부의 샤모트에 대하여 10 내지 25 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 파유리는 5 내지 35 중량부의 샤모트에 대하여 12 내지 22 중량부의 함량으로 뱃지 조성물에 포함될 수 있다. 파유리의 함량이 상기 범위를 벗어날 경우, 용융성 증가 대비 내열성이 저하되는 문제점이 있다.In addition, the cullet may be included in the badge composition in an amount of 10 to 25 parts by weight based on 5 to 35 parts by weight of chamotte. Specifically, the cullet may be included in the badge composition in an amount of 12 to 22 parts by weight based on 5 to 35 parts by weight of chamotte. When the content of cullet is out of the above range, there is a problem in that heat resistance is lowered compared to an increase in meltability.
화학조성Chemical composition
상기 미네랄울 뱃지 조성물은 37 내지 46 중량부의 SiO2, 16 내지 24 중량부의 Al2O3, 0.5 내지 3 중량부의 산화철, 16 내지 40 중량부의 알칼리토금속 산화물 및 0.3 내지 5 중량부의 알칼리금속 산화물을 포함할 수 있다. The mineral wool badge composition contains 37 to 46 parts by weight of SiO 2 , 16 to 24 parts by weight of Al 2 O 3 , 0.5 to 3 parts by weight of iron oxide, 16 to 40 parts by weight of alkaline earth metal oxide, and 0.3 to 5 parts by weight of alkali metal oxide. can do.
SiO2는 망목 형성 산화물(network former oxide)로 유리의 기본적인 골격을 형성하는 역할을 한다. 구체적으로, 상기 SiO2는 37 내지 42 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. SiO2의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물로부터 제조된 섬유의 직경이 너무 커지는 문제가 방지되고, 상기 섬유의 열저항성이 향상되는 효과가 있다. SiO 2 is a network former oxide that serves to form the basic skeleton of glass. Specifically, the SiO 2 may be included in the composition in an amount of 37 to 42 parts by weight. When the content of SiO 2 is within the above range, the problem that the diameter of the fiber prepared from the composition containing the same is too large is prevented, and the heat resistance of the fiber is improved.
Al2O3는 이를 포함하는 조성물의 생분해성, 열적 특성 및 이로부터 제조된 섬유의 탄력을 향상시키는 역할을 하는 중간 산화물(intermediate oxide)이다. 또한, Al3+의 배위수에 따라 일부가 SiO2의 역할을 대체할 수도 있고, 수식 산화물(modifier oxide)의 역할을 하기도 하는데, 이는 그 외의 수식 산화물의 함량에 따라 달라질 수 있다. 또한, 상기 Al2O3는 16 내지 24 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. Al2O3의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물로부터 제조된 섬유의 탄력 및 열적 특성이 향상되는 효과가 있다.Al 2 O 3 is an intermediate oxide that serves to improve the biodegradability and thermal properties of the composition containing the same and the elasticity of the fibers produced therefrom. In addition, depending on the coordination number of Al 3+ , some may replace the role of SiO 2 or serve as a modifier oxide, which may vary depending on the content of other modified oxides. In addition, the Al 2 O 3 may be included in the composition in an amount of 16 to 24 parts by weight. When the content of Al 2 O 3 is within the above range, there is an effect of improving the elasticity and thermal properties of the fiber prepared from a composition containing the same.
산화철은 이를 포함하는 조성물로부터 제조된 미네랄울의 내열성을 향상시키는 역할을 한다. 이때, 상기 산화철은 FeO 및 Fe2O3으로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 산화철은 Fe2O3을 포함할 수 있다.Iron oxide serves to improve the heat resistance of the mineral wool prepared from the composition containing the same. At this time, the iron oxide may include at least one selected from the group consisting of FeO and Fe 2 O 3 . Specifically, the iron oxide may include Fe 2 O 3 .
상기 산화철의 함량이 높아질 경우, 제조된 섬유의 내열성이 향상되고 용융성이 저하되며 섬유의 거칠기가 거칠어지므로, 적절한 함량으로 조절하는 것이 필요하다. 구체적으로, 상기 산화철은 0.5 내지 2 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 산화철의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물로부터 제조된 섬유의 내열성이 향상되는 효과가 있다.When the content of the iron oxide is increased, the heat resistance of the produced fiber is improved, the meltability is lowered, and the roughness of the fiber is roughened, so it is necessary to adjust it to an appropriate content. Specifically, the iron oxide may be included in the composition in an amount of 0.5 to 2 parts by weight. When the content of iron oxide is within the above range, there is an effect of improving the heat resistance of the fiber prepared from the composition containing the same.
알칼리토금속 산화물은 수식 산화물(modifier oxide)로서 융제 역할을 하며, 이를 포함하는 조성물로부터 제조된 섬유의 취성과 같은 내구성, 및 섬유의 탄성을 향상시키는 역할을 한다. 예를 들어, 상기 알칼리토금속 산화물은 CaO 및 MgO로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 알칼리토금속 산화물은 CaO 및 MgO를 포함할 수 있다.Alkaline earth metal oxide serves as a fluxing agent as a modifier oxide, and serves to improve durability such as brittleness of fibers manufactured from a composition containing the same, and elasticity of fibers. For example, the alkaline earth metal oxide may include at least one selected from the group consisting of CaO and MgO. Specifically, the alkaline earth metal oxide may include CaO and MgO.
구체적으로, 상기 알칼리토금속 산화물은 28 내지 40 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 구체적으로, 상기 미네랄울 뱃지 조성물은 20 내지 35 중량부, 또는 22 내지 30 중량부의 CaO 및 1 내지 20 중량부, 또는 5 내지 11 중량부의 MgO를 포함할 수 있다. 알칼리토금속 산화물의 함량이 상기 범위 내일 경우, 인체 내에서 생분해성이 가능한 효과가 있다. 나아가, CaO의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물로부터 제조된 섬유의 취성이 과도하게 향상되어 탄력이 저하되는 문제, 내열성이 저하되는 문제 및 용융 점도가 부족한 문제를 방지할 수 있다. 또한, MgO의 함량이 상기 범위 내일 경우, 제조된 섬유의 탄력이 증대되어 섬유 복원력이 우수하고, 용융 점도가 부족한 문제를 방지할 수 있다.Specifically, the alkaline earth metal oxide may be included in the composition in an amount of 28 to 40 parts by weight. Specifically, the mineral wool badge composition may include 20 to 35 parts by weight, or 22 to 30 parts by weight of CaO and 1 to 20 parts by weight, or 5 to 11 parts by weight of MgO. When the content of the alkaline earth metal oxide is within the above range, biodegradability in the human body is possible. Further, when the content of CaO is within the above range, it is possible to prevent the problem of deteriorating elasticity due to excessively improved brittleness of the fiber prepared from the composition containing the same, a problem of lowering heat resistance, and a problem of insufficient melt viscosity. In addition, when the content of MgO is within the above range, the elasticity of the manufactured fiber is increased, so that the fiber resilience is excellent, and a problem of insufficient melt viscosity can be prevented.
알칼리금속 산화물은 수식 산화물로서, 유리의 비가교 산소를 생성시켜 용융시 용융이 원활하게 이루어지도록 하고, 섬유의 생분해성을 향상시키는 역할을 한다. 이때, 상기 알칼리금속 산화물은 Na2O 및 K2O로 이루어진 군으로부터 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다. 구체적으로, 상기 알칼리금속 산화물은 Na2O 및 K2O을 포함할 수 있다.Alkali metal oxides are modified oxides that generate non-crosslinked oxygen in the glass so that melting is smoothly performed during melting, and serves to improve the biodegradability of fibers. In this case, the alkali metal oxide may include at least one selected from the group consisting of Na 2 O and K 2 O. Specifically, the alkali metal oxide may include Na 2 O and K 2 O.
상기 알칼리금속 산화물은 함량이 증가할수록 제조된 섬유의 용융성이 향상되나, 제조된 섬유의 생분해성 기반 복원력을 고려하여 적절히 조절하는 것이 필요하다. 구체적으로, 상기 알칼리금속 산화물은 1 내지 5 중량부의 함량으로 조성물에 포함될 수 있다. 알칼리금속 산화물의 함량이 상기 범위 내일 경우, 이를 포함하는 조성물의 용융이 어려워져 용융에너지가 많이 소모될 뿐만 아니라 용융 점도가 높아져서 제조된 섬유의 유연성이 떨어지고 미섬유화 입자의 발생 가능성이 높아지게 되는 문제, 및 제조된 섬유의 내수성 및 고온안정성이 부족한 문제를 방지할 수 있다.As the content of the alkali metal oxide increases, the meltability of the manufactured fiber improves, but it is necessary to appropriately control it in consideration of the biodegradability-based resilience of the manufactured fiber. Specifically, the alkali metal oxide may be included in the composition in an amount of 1 to 5 parts by weight. When the content of the alkali metal oxide is within the above range, melting of the composition containing the same is difficult, so that a large amount of melting energy is consumed, and the melt viscosity is increased, resulting in a decrease in the flexibility of the fabricated fiber and a high possibility of occurrence of unfibrillated particles, And it is possible to prevent the problem of insufficient water resistance and high temperature stability of the produced fiber.
한편, 상기 미네랄울 뱃지 조성물은 포함하는 원료에 따라 TiO2, SO2, P2O5 등과 같은 성분들을 불순물로서 포함할 수 있으며, 그 함량은 조성물 100 중량부에 대하여 3 중량부 이하, 또는 1 중량부 이하로 유지하면 제조된 섬유의 물성에 영향을 미치지 않아 바람직하다.On the other hand, the mineral wool badge composition may contain components such as TiO 2 , SO 2 , P 2 O 5 as impurities, depending on the raw materials included, and the content is 3 parts by weight or less, or 1 part by weight based on 100 parts by weight of the composition. If it is kept below parts by weight, it is preferable because it does not affect the physical properties of the manufactured fiber.
또한, 본 발명에 따른 미네랄울 뱃지 조성물은 산업 부산물인 샤모트를 포함하여 경제성이 높고 암석 사용을 최소화하여 친환경적이다.In addition, the mineral wool badge composition according to the present invention is economical, including chamotte, which is an industrial by-product, and is eco-friendly by minimizing the use of rocks.
미네랄울Mineral wool
또한, 본 발명에 따른 미네랄울은 상술한 바와 같은 미네랄울 뱃지 조성물로부터 제조된다. 상기 미네랄울은 인체 흡입시 체내 용해되는 생분해성이 우수하다.In addition, the mineral wool according to the present invention is prepared from the mineral wool badge composition as described above. The mineral wool has excellent biodegradability that dissolves in the body when inhaled.
상기 미네랄울은 인공체액에 대한 용해속도상수가 300 ng/㎠·hr 이상일 수 있다. 상기 미네랄울의 인공체액에 대한 용해속도상수가 300 ng/㎠·hr 이상일 경우, 우수한 생분해성을 갖는 효과가 있다. The mineral wool may have a dissolution rate constant of 300 ng/cm 2·hr or more for an artificial body fluid. When the dissolution rate constant of the mineral wool in the artificial body fluid is 300 ng/cm 2·hr or more, there is an effect of having excellent biodegradability.
이하, 실시예를 통해 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐 어떠한 의미로든 본 발명의 범위가 이들 실시예로 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail through examples. However, these examples are only intended to aid understanding of the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples in any sense.
[실시예][Example]
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3. 미네랄울의 제조Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3. Preparation of mineral wool
삼상 흑연 전극봉을 구비한 전기로를 이용하여 전기 통전 방식의 용융공법으로 하기 표 1 및 2의 조성을 갖도록 성분들을 혼합하여 미네랄울 뱃지 조성물을 제조하였다. 이후 상기 미네랄울 뱃지 조성물을 기존의 미네랄울 제조용 스피닝 공정(용융물을 원심회전하는 디스크 형태의 스피너 표면에 떨어뜨려 섬유를 인장시키고, 동시에 후면에서 고압의 에어를 분사하여 섬유를 섬유화시키는 방식)에 도입하여 미네랄울을 제조하였다. A mineral wool badge composition was prepared by mixing the components so as to have the compositions shown in Tables 1 and 2 below by a melting method of an electric current method using an electric furnace equipped with a three-phase graphite electrode. Thereafter, the mineral wool badge composition was introduced into the conventional spinning process for mineral wool manufacturing (a method of stretching the fibers by dropping the melt on the surface of a spinner in the form of a disk that rotates centrifugally, and simultaneously spraying high-pressure air from the rear to turn the fibers into fibers). Thus, mineral wool was prepared.
제조된 미네랄울 뱃지 조성물과 상기와 같은 방법으로 제조된 미네랄울의 물성을 다음과 같은 방법으로 측정하였으며, 그 결과를 표 1 및 2에 나타내었다.The prepared mineral wool badge composition and the physical properties of the mineral wool prepared by the above method were measured by the following method, and the results are shown in Tables 1 and 2.
원료
(중량부)input
Raw material
(Part by weight)
(입도 1 내지 5㎛)Chamotte-1
(Particle size 1 to 5㎛)
(입도 6 내지 10㎛)Chamotte-2
(Particle size 6-10㎛)
(입도 10㎛ 초과)Chamotte-3
(Particle size exceeds 10㎛)
원료
(중량부)input
Raw material
(Part by weight)
(입도 1 내지 5㎛)Chamotte-1
(Particle size 1 to 5㎛)
(입도 6 내지 10㎛)Chamotte-2
(Particle size 6-10㎛)
(입도 10㎛ 초과)Chamotte-3
(Particle size exceeds 10㎛)
시험예 1: 용융성Test Example 1: Meltability
실시예 1 내지 7 및 비교예 1 내지 3의 미네랄울을 1450℃에서 30분 동안 열처리한 후 섬유 용융성을 평가하였으며, 그 결과를 도 1 및 2에 나타냈다. The mineral wools of Examples 1 to 7 and Comparative Examples 1 to 3 were heat-treated at 1450° C. for 30 minutes, and then fiber meltability was evaluated, and the results are shown in FIGS. 1 and 2.
도 1 및 2에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 7의 미네랄울은 상부 및 측면 에 미용융물 없이 원료가 모두 용융되어 전체적으로 검은색으로 보이며, 용융성이 현저히 우수함을 알 수 있었다. 반면, 비교예 1 내지 3의 미네랄울은 상부 및/또는 하부에 흰색으로 보이는 미용융물이 잔재하여 용융성이 부족함을 알 수 있었다.As shown in Figs. 1 and 2, the mineral wool of Examples 1 to 7 had all of the raw materials melted without unmelted materials on the top and the side, so that the whole appeared black, and it was found that the melting property was remarkably excellent. On the other hand, it was found that the mineral wool of Comparative Examples 1 to 3 had insufficient melting properties due to the remaining white unmelted material in the upper and/or lower portions.
시험예 2: 용해속도상수(KTest Example 2: Dissolution rate constant (K disdis ))
제조된 섬유의 생분해성을 평가하기 위해 아래와 같은 방법으로 인공체액에 대한 용해도를 구하였다. In order to evaluate the biodegradability of the manufactured fiber, the solubility of the artificial body fluid was calculated as follows.
구체적으로, 미네랄울(섬유)의 체내 생분해성은 인공체액에 대한 섬유의 용해도를 기준으로 평가하는데, 상기 용해도를 기준으로 한 체내 잔류시간을 비교한 후 다음 하기 수학식 1을 이용하여 용해속도상수(Kdis)를 계산하였다.Specifically, the biodegradability of mineral wool (fiber) in the body is evaluated based on the solubility of the fiber in the artificial body fluid. After comparing the residence time in the body based on the solubility, the dissolution rate constant ( K dis ) was calculated.
상기 수학식 1에서, d0는 초기 평균 섬유경(㎛)이고, ρ는 섬유의 초기 밀도(g/㎤)이며, M0는 초기 섬유 질량(㎎)이고, M은 용해되고 남은 섬유의 질량(㎎)이며, t는 실험 시간(hr)이다.In Equation 1, d 0 is the initial average fiber diameter (µm), ρ is the initial density (g/cm 3) of the fiber, M 0 is the initial fiber mass (mg), and M is the mass of the remaining fiber after being dissolved. (Mg), and t is the experiment time (hr).
이때, 용해속도는 실시예 및 비교예에서 제조한 미네랄울을 플라스틱 필터 지지대로 고정된 0.2 ㎛ 폴리카보네이트 멤브레인 필터(polycarbonate membrane filter) 사이의 얇은 층 사이에 놓고 이 필터 사이로 인공체액을 여과시켜 용해속도를 측정하였다. 실험이 진행되는 동안 계속하여 인공체액의 온도를 37 ℃, 유량을 135 mL/일로 조절하고, 염산(HCl, 35.0~37.0%)을 이용하여 pH를 4.5로 유지시켰다.At this time, the dissolution rate was determined by placing the mineral wool prepared in Examples and Comparative Examples between a thin layer between 0.2 μm polycarbonate membrane filters fixed with a plastic filter support and filtering the artificial bodily fluid through these filters. Was measured. During the experiment, the temperature of the artificial body fluid was continuously adjusted to 37° C., the flow rate was adjusted to 135 mL/day, and the pH was maintained at 4.5 using hydrochloric acid (HCl, 35.0-37.0%).
장시간 동안 일어나는 섬유의 용해도를 정확히 측정하기 위하여 섬유를 21일간 침출(leaching)시키면서, 특정 간격(1일, 4일, 7일, 11일, 14일, 또는 21일)으로 여과된 인공체액을 유도 결합 플라즈마 분석법(ICP, Inductively Coupled Plasma Spectrometer)을 이용해서 용해된 이온들을 분석한 후 이 결과를 이용해서 상기 수학식으로 용해속도 상수()를 계산하였으며, 그 결과를 표 2 및 3에 나타내었다.In order to accurately measure the solubility of the fiber that occurs over a long period of time, the fiber is leached for 21 days, while inducing the filtered artificial body fluid at specific intervals (1 day, 4 days, 7 days, 11 days, 14 days, or 21 days) After analyzing the dissolved ions using an Inductively Coupled Plasma Spectrometer (ICP), the dissolution rate constant ( ) Was calculated, and the results are shown in Tables 2 and 3.
또한, 섬유의 용해속도를 측정하기 위해 사용한 인공체액 1L에 들어 있는 성분의 함량(g)은 표 3에 나타냈으며, 그 결과를 표 4에 나타냈다.In addition, the content (g) of the component contained in 1L of the artificial body fluid used to measure the dissolution rate of the fiber is shown in Table 3, and the results are shown in Table 4.
표 4에서 보는 바와 같이, 실시예 1 내지 7의 미네랄울은 인공체액에 대한 용해속도상수가 300 ng/㎠·hr 이상으로 생분해성이 우수한 효과가 있었다.As shown in Table 4, the mineral wool of Examples 1 to 7 had an excellent biodegradability effect with a dissolution rate constant of 300 ng/cm 2·hr or more for an artificial body fluid.
Claims (6)
상기 샤모트는 입도가 1 내지 10 mm 인, 미네랄울 뱃지 조성물.The method according to claim 1,
The chamotte has a particle size of 1 to 10 mm, mineral wool badge composition.
상기 샤모트는 35 내지 45 중량부의 SiO2, 45 내지 55 중량부의 Al2O3 및 1 내지 10 중량부의 Fe2O3를 포함하는, 미네랄울 뱃지 조성물.The method according to claim 1,
The chamotte is 35 to 45 parts by weight of SiO 2 , 45 to 55 parts by weight of Al 2 O 3 and 1 to 10 parts by weight of Fe 2 O 3 containing, mineral wool badge composition.
상기 미네랄울 뱃지 조성물은 10 내지 30 중량부의 샤모트, 13 내지 24 중량부의 회장석, 16 내지 23 중량부의 경소백운석, 13 내지 27 중량부의 철슬라그 및 12 내지 22 중량부의 파유리를 포함하는, 미네랄울 뱃지 조성물.The method according to claim 1,
The mineral wool badge composition comprises 10 to 30 parts by weight of chamotte, 13 to 24 parts by weight of ileum, 16 to 23 parts by weight of light dolomite, 13 to 27 parts by weight of iron slag and 12 to 22 parts by weight of cullet, mineral Wool badge composition.
상기 미네랄울 뱃지 조성물은 37 내지 46 중량부의 SiO2, 16 내지 24 중량부의 Al2O3, 0.5 내지 3 중량부의 산화철, 16 내지 40 중량부의 알칼리토금속 산화물 및 0.3 내지 5 중량부의 알칼리금속 산화물을 포함하는, 미네랄울 뱃지 조성물.The method according to claim 1,
The mineral wool badge composition contains 37 to 46 parts by weight of SiO 2 , 16 to 24 parts by weight of Al 2 O 3 , 0.5 to 3 parts by weight of iron oxide, 16 to 40 parts by weight of alkaline earth metal oxide, and 0.3 to 5 parts by weight of alkali metal oxide. That, mineral wool badge composition.
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WO2022080651A1 (en) | 2020-10-16 | 2022-04-21 | 엘티소재주식회사 | Heterocyclic compound and organic light-emitting device comprising same |
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