KR890000726B1 - 유리섬유 조성물 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

유리섬유 조성물

본 발명은 특히 입력하에서 유체의 작용에 의한 섬유화-가능 유리에 관한 것으로서, 특히 다수의 오리피스로부터 나오는 유리류(sream)상에서 유체의 작용에 의해 불연속 섬유의 형태로 세장화 될 수 있는 유리 섬유 조성물에 관한 것이다.

불연속성 섬유의 제조에 통상적으로 사용되는 유리 조성물은 상기 섬유의 목적하는 특성과 산업적 방법에서 직면하는 문제점을 절충시킨 결과이다. 통상 사용되는 대부분의 방법은 고속 회전하는 중공체내의 용융유리를 공급하는 방법이다. 이 중공체는 다수의 오리피스로 관통된 주연벽을 갖추고 있으며 이 오리피스를 통하여 유리는 원심력의 작용하에 수평 분사가 된다. 이와같이 하여 1차 섬유가 형성되며, 이어서 플레임 (flames) 또는 가스 기류의 작용에 의해 하방으로 세장화된다. 중공체를 제조하는데 사용된 물질의 성질은 유리가 1200℃ 이하의 온도에서 섬유화될 수 있는 종류이어야만 한다.

이런 형태의 조성물은 특히 프랑스공화국 특허 제1355,739호에 기술되어있다.

이러한 전형적인 형태의 유리로부터 수득된 섬유는 이들이 단지 400℃를 초과하지 않는 비교적 저온에서 처리되는 한 완전히 만족스러운 다수의 절연 제품의 제조에 사용되나, 450℃이상에서는 이들의 절연성이 상당히 상실되는 결과 상기 제품의 다소 현저한 파손이 나타나는 유리의 구조적 변형 때문에 이 제품들은 쉽게 파손된다.

열적 응력으로 인해 일어나는 파손에 대한 저항성이 더 우수한 절연 제품을 수득하기 위한 목적은 종래의 유리보다 더 높은 온도에서 연학되기 시작하는 유리를 사용하기 위함이다.

현암석으로부터 제조된 또는 이들 천연제품의 조성물을 재생산한 유릴르 사용하는 것과 같은 특정 용액들이 이미 제안되었다. 이러한 형태의 유리는 고속으로 회전하는 휘일을 덮은 용융유리의 원심분리를 사용하거나 백금 합금으로 제조된 부슁으로부터 나오는 유리류의 유체를 세장화시키는 등의 방법에 의해 일반적으로 섬유화된다.

탁월한 내열성을 갖는 이러한 형태의 유리는 변형온도 Tg[이것은 log n=13정도인 포이즈(poise)로 표시되거나 또는 데시파스칼초(desi-pascal second)로 표시되는 점도

과 거의 상응함]가 650℃이상인 반면에 통상적인 형태의 유리는 단지 약 540℃이다.

그러나 이러한 모든 형태의 유리는 다량의 산화철, 종종 8중량% 이상의 산화철을 함유하는데 불리한 점이 없지 않다. 몰리브덴 전극이 장착된 전기로에서 그러한 유리를 제조할 경우 전극이 빨리 파손된다는 사실이 알려져 있다. 또한 다량의 철을 함유하는 유리는 균일 온도와 균일 점도를 보유하기 어려우며, 그 결과 섬유화하는데는 유리″비드(beads)″로 공지된 비교적 많은 흠이 생기게 된다.

본 발명의 목적은 높은 변형온도 Tg와 함께 종래 유리의 결점이 없는 섬유화 처리에 적당한 점도를 나타내는 비교적 낮은 온도를 보유하는 유리섬유의 조성물을 제공하는데 있다.

본 발명의 목적은 또한 이들 온도와 액상화 온도와의 사이의 간격이 충분하게 넓은, 섬유화에 적합한 점도를 나타내는 비교적 낮은 온도에서의 특성이 혼재하는 유리섬유용 조성물을 제공하는데 있다.

다음에 이들 조성물의 특징 및 장점을 상세히 기술하였다.

본 발명은 필수적으로 다음과 같은 중량%의 산화물을 함유하는 섬유형태의 유리 조성물로 이루어진다.

Sio₂37내지 48% Fe₂O₃0.1내지 3%

Al₂O₃17내지 25% Na₂O 2내지 8%

CaO 23내지 33% K₂O 0.1내지 7%

MgO 0.1 내지 7% 불순물 3% 미만

구조물, 즉 실리카 및 알루미나를 형성하는 산화물 총 함량은 55내지 65중량%를 유지시켜야 한다. 이로써 특히 유리의 점도가 부적합하게 상승됨이 없이 섬유화에 적합한 유리가 되는데 충분한 양의 형성 산화물이 함유된 유리를 수득할 수 있다. 이에 관련해서 매우 높은 점도에 상승하는 변형온도, 특히 Tg의 상승은 Al₂O₃/SiO₂비를 바람직하게 0.4이상으로 유지시킴으로써 수득된다.

주로 석회로 표시되는 알카리 토금속 산화물 총량 24내지 34%이어야 한다. 24%이하에서는, 온도 Tg가 실제적으로 하강하기 시작하는 반면, 34%이상에서는 섬유화 온도와 액상화 온도 사이의 간격이 지나치게 좁아져서 우수한 섬유화 상태가 수득될 수 없다. 석회함량은 33%이상에서는 특히 유리 용융로의 벽을 이루고 있는 내화성 물질에 대해 이러한 산화물의 부식작용이 지나치게 커지기 때문에 33%이하로 유지시킨다.

현암석 유리(Basalt glass)에 비하여 산화칼슘을 다량 혼용함으로써 동일 섬유화 온도를, 고점도에 상응하는 온도 특히 고수준의 Tg를 지속시키면서 얻을 수 있다. 본 발명에 따른 유리에서, 산화마그네슘의 양을 소모하여 증가시키면서 두 산화물의 중량%의 합을 일정하게 유지시키는 경우 온도 Tg는 떨어진다. 따라서 산화마그네슘을 알맞게 소량공급하여 유리의 실투(Devitrfication)를 허용범위 내로 조절하여야 한다.

이러한 관점에서 가장 만족스러운 유리조성은 MgO/CaO의 비율이 0.2이하인 것이다.

알칼리 금속 산화물 및 소량의 산화철을 도입시킴으로써 온도 Tg를 현저하게 하강시키지 않고 고온에서 점도를 조절할 수 있다.

본 발명에 따른 바람직한 유리 조성물의 범위는 다음의 중량 %와 같다.

Sio₂38내지 44% Fe₂O₃0.5내지 2.5%

Al₂O₃17.5내지 22% Na₂O 2내지 6%

CaO 25내지 29% K₂O 2내지 6%

MgO 0.1 내지 5% 불순물 3% 이하

상기의 바람직한 범위내에서, 실리카 및 알루미나 성분의 합은 58내지 62%가 바람직하다. 상기 언급한 이들 산화물의 작용 외에도 실투성을 개선시킬 수 있다.

더우기 이 범위내에서 알칼리 토금속 산화물의 합은 바람직하게는 25내지 32%이고, 산화칼슘 및 산화 알루미늄의 합은 바람직하게는 45내지 50%로 유지한다. 이러한 다양한 한계성은 실투의 상한 온도가 1300℃이하를 유지하는 동안 실투를 적당하게 할 수 있다.

알칼리 금속 산화물 함량의 합은 5%이상 바람직하게는 11%이하가 되도록 한다. 이는 섬유화에 적합한 점도에 상응하는 온도를 조절하는 필요성과 함게 가능한한 온도 Tg를 높게 유지하는 필요성을 조정하는 최선의 방법이다.

이러한 각종 산화물의 영향은 다음의 표 Ⅰ중 실시예의 방법으로 수득한 상이한 형태의 유리에 의해 증명된다.

본 발명에 따른 유리섬유는 당해 분야에 공지된 다양한 방법 및 장치를 사용하여 수득할 수 있다. 이들은 복수 개의 고정관으로부터 유출하는 유리 유체를 세장화시켜 수득한다. 본 발명에 따른 유리 조성물은 특히 프랑스공화국 특허 제2,223,318호에 기술된 방법 및 장치를 응용하여 제조한다.

본 발명에 따른 유리형태는 현암석 유리 조성물과 거의 동일한 변형온도 Tg를 보유하며, 이 변형온도는 650℃이상이다. 이러한 특성 때문에 본 발명에 따른 유리 조성물로부터 수득한 섬유는 고온으로 승온되는 제품을 제조하는데 사용할 수 있으며, 이들은 단열제품인 경우에 형태나 치수의 변화없이 700℃범위까지 적용할 수 있다.

이는 섬유상 제품의 내열성 시험 및 이들 제품의 적용분야를 결정하는데 사용되는 방법중의 한가지 방법에 의해 입증된다.

이 표준방법(표준 DIN 52,271)은 단위용적당 지지 질량을 갖는 섬유 매트상에 소정의 압력을 가하고, 여러 온도로 처리하여 상기 매트의 5%가 파괴되는 온도를 측정하는 것이다.

표Ⅱ에 요약된 결과는 981N/m₂의 압력을 가함으로써 100Kg/m₃의 단위용적당 질량을 갖는 섬유상 매트로 부터 수득된 것이다.

이러한 결과로서, 실시예 1에 설명된 본 발명에 따른 유리형태는 여러 공지된 유리(실시예 2 내지 5), 특히 실시예4의 현암석 형태의 유리와 비교해 볼때 내열성이 뛰어남을 알 수 있다.

본 발명에 따른 유리형태는 그 자체가 지닌 고유특성과 상술한 바와같이 섬유화 방법 및 그 장치에 적용성이 좋기 때문에 양질의 섬유 제품을 제조할 수 있게하여 다방면으로 응용된다. 상술한 섬유의 여러가지 양호한 특성은 고온에서의 내진동성을 증강시키며, 또한 고온에서의 방음효과가 탁월한 제품을 제조할 수 있게 한다.

단열제품 업계에서도 본 발명의 섬유는 중합결합제(polymerized binder)에 의해 견고히 제조된 기하학적 형상의 판넬 형태로 사용되거나, 보통 ″쉘(shell)″로 알려진 파이프 단열용 관상제품 형태로 유용하게 사용된다.

본 발명의 섬유는 또한 판지나 금속격자에 재봉결합한 매트(mat)형태로 사용되거나 패딩형태 또는 충진재등으로 사용할 수 있다.

본 발명의 섬유는 내화성 벽과 같은 내화성 부재의 조성물로 사용된다.

본 발명의 섬유는 또한 고온에서 유체수송용 파이프 내에 및/또는 파이프 상에 배열된 반응(Silencer) 조성물로도 사용할 수 있다.

일반적으로, 본 발명의 섬유는 고온에서 승온되기 쉬운 반-강성 제품 또는 강성 제품을 위한 보강제로서 다양한 응용분야에서, 다양한 기지섬유 대신 유용하게 사용할 수 있다.

Claims (9)

1. SiO₂37내지 48중량%, Al₂O₃17내지 25중량%, Cao 23 내지 33중량%, MgO 0.1 내지 7중량%, Fe₂O₃0.1 내지 3중량, Na₂O₂내지 8중량%, K₂O 0.1내지 7중량% 및 불순물 3중량 %이하를 함유하며, 알칼리 토금속 산화물의 총 합이 34중량% 이하이고, 알칼리 금속 산화물의 총합이 5중량 % 이상임을 특징으로 하는 유리 섬유.
2. 제1항에 있어서, SiO₂에 대한 Al₂O₃의 비가 0.4 이상임을 특징으로 하는 유리섬유.
3. 제1항에 있어서, CaO 에 대한 MgO의 비가 0.2 이하임을 특징으로 하는 유리섬유.
4. 제1항 내지 3항중 어느 한 항에 있어서, SiO₂38내지 44중량%, Al₂O₃17.5내지 22중량%, Cao 25 내지 29중량%, MgO 0.1 내지 5중량%, Fe₂O₃0.5 내지 2.5중량%, Na₂O₂2내지 6중량%, K₂O 0.1내지 6중량%를 함유하고, 알칼리 토금속 산화물의 총 합이 32중량% 이하임을 특징으로 하는 유리섬유.
5. 제4항에 있어서, SiO₂+Al₂O₃의 합이 58 내지 62%임을 특징으로 하는 유리섬유.
6. 제4항에 있어서, Al₂O₃+ Cao의 합이 45 내지 50%임을 특징으로 하는 유리섬유.
7. 제4항에 있어서, 알칼리 금속 산화물 Na₂O + K₂O 의 합이 11%이하임을 특징으로 하는 유리섬유.
8. 제4항에 있어서, SiO₂42.3중량%, Al₂O₃18.5중량%, CaO 27.7중량%, MgO 0.3중량%, Fe₂O₃1.7중량%, Na₂O 4.3중량%, K₂O 4.3중량% 및 불순물 0.9중량%로 조성됨을 특징으로 하는 유리섬유.
9. 제4항에 있어서, SiO₂39.4중량%, Al₂O₃18.9중량%, Cao 28.7중량%, MgO 0.6중량%, Fe₂O₃1.9중량, Na₂O 4.6중량%, K₂O 5중량% 및 불순물 0.9중량%로 조성됨을 특징으로 하는 유리섬유.