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KR101458379B1 - 무기섬유조성물 - Google Patents

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KR101458379B1
KR101458379B1 KR1020097010794A KR20097010794A KR101458379B1 KR 101458379 B1 KR101458379 B1 KR 101458379B1 KR 1020097010794 A KR1020097010794 A KR 1020097010794A KR 20097010794 A KR20097010794 A KR 20097010794A KR 101458379 B1 KR101458379 B1 KR 101458379B1
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KR
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가리 안소니 주브
Original Assignee
더 몰간 크루시블 캄파니 피엘시
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Publication date
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Abstract

Al2O3 5 - 90몰%, K2O 5 - 90몰%, SiO2 5 - 90몰% (이때, SiO2 ＋ Al2O3 ＋ K2O ≥ 50몰%)의 조성을 갖는 용융성형 무기섬유가 개시된다. 12몰%보다 큰 K2O를 갖는 유사 조성의 섬유 또한 포함된다.
무기섬유, 열절연체, 생체지속도

Description

무기섬유조성물 {INORGANIC FIBRE COMPOSITIONS}
본 발명은 무기섬유조성물에 관한 것이다.
섬유상 물질은 단열재 및/또는 차음재 용도로서 잘 알려져 있으며, 또한 섬유보강시멘트(fibre reinforced cements), 섬유보강플라스틱(fibre reinforced plastics) 및 금속기재복합체(metal matrix composite) 요소 등과 같은 복합체 재료에서의 보강성분 용도로서도 알려져 있다. 이러한 섬유는 자동차 배기장치의 촉매변환기 및 디젤 미립자필터 등의 오염방지장치에서 촉매용 담체구조에 사용될 수 있다. 이러한 섬유는 마찰재(예를 들어, 자동차 브레이크용)의 성분으로 사용될 수 있다. 본 발명의 섬유는 일련의 특성을 가지며 표시된 특성에 기초하여 이들 모든 용도에 사용가능하다.
1987년 이전에는 단열제품(예를 들어, 블랭킷(blanket), 진공성형조형품 및 매스틱(mastic) 등)의 제조용으로 사용되는 섬유상 물질에는 4가지 주된 종류가 있었다. 이들은 제조자에 따라 특정경로의 상세가 달라지지만, 2가지 주된 제조경로로 제조되었다. 상기 섬유 및 경로는 다음과 같다(경비 및 온도성능이 증가하는 순서):
용융성형섬유( Melt formed fibre )
·유리면(glass wool)
·광물면(mineral wool)
·알루미노실리케이트 섬유(aluminosilicate fibre)
졸겔제조 섬유 ( Sol - gel process fibre)
·소위 다결정 섬유(polycrystalline fibre)
용융성형섬유는 공지된 방법들에 의해 용융체를 제조하고 이를 섬유화함으로써 형성된다. 상기 방법들은 다음을 포함한다:
·용융체의 흐름을 만들고 이 흐름을 스피닝휠(spinning wheel)에 접촉시킴으로써 이로부터 발산하여 섬유를 형성한다.
·용융체의 흐름을 만들고 이 흐름을 이에 횡단 또는 평행하거나 또는 소정각도를 갖는 기체 분사(jet)에 충돌시킴으로써 상기 용융체를 섬유로 블래스팅한다.
·로터리 공정으로, 즉 용융체가 스피닝컵(spinning cup)의 원주내 개구로부터 탈출하고 열풍에 의해 블래스팅되어 섬유를 형성한다.
·미세한 개구를 통해 용융체를 사출하여 필라멘트를 형성한다(이에는 예를 들어 상기 필라멘트를 플레임(flame)에 통과시키는 플레임 감쇄(flame attenuation) 등의 후처리가 사용될 수 있다).
·용융체가 섬유로 변환되는 기타 모든 방법.
석면섬유의 내력 때문에, 광범위한 종류의 섬유가 폐질환의 원인으로 될 수 있는지 여부에 대해 상당한 관심이 있어왔다. 자연섬유 및 인공섬유의 독물학 연구 를 통해 문제발생 요인이 폐 내에서의 섬유 지속성 때문이라고 이해되었다. 이에 따라, 섬유가 폐로부터 신속하게 제거될 수 있다면, 건강에 대한 위협은 최소화될 수 있다는 견해로 발전하였다. "생체지속성 섬유(biopersistent fibre)" 및 "생체지속도(biopersistence)"의 개념이 생겨났다- 즉, 동물체 내에서 오랫동안 지속하는 섬유는 생체지속성이라고 고려되며 섬유가 동물체 내에서 잔존하는 상대적 시간은 생체지속도로서 고려된다. 여러 유리계(glass system)가 폐의 체액에 용해가능하여 낮은 생체지속도를 갖는다고 알려져 있으나, 문제는 이러한 유리계들은 일반적으로 고온 용도로서 사용될 수 없다는 점이었다. 시장의 수요는 고온 성능과 결합된 낮은 생체지속도를 갖는 섬유를 찾았다. 1987년 Johns Manville은 칼슘 마그네슘 실리케이트 성분 기반의 계를 개발하였다. 이러한 물질은 종래 유리면보다 더 고온의 성능을 가질 뿐만 아니라 고온단열에 대부분 사용되었던 알루미노실리케이트 섬유보다도 체액에 더 높은 용해도를 가졌다. 이후 이러한 저 생체지속성 섬유들이 개발되어왔고 현재 일련의 알칼리토류 실리케이트(alkaline earth silicate: AES) 섬유가 시장에 등장하고 있다.
AES에 관한 특허들은 다음과 같다:
·국제특허출원공개 제WO87/05007호(최초 Johns Manville 출원)에서는 마그네시아, 실리카, 칼시아 및 10wt% 미만의 알루미나를 포함하는 섬유가 식염수에 용해가능하다는 것이 개시되었다. 상기 섬유 용해도는 5시간 노출 후 식염수에 존재하는 실리콘의 ppm(parts per million: 섬유의 실리카 함유물질로부터 추출)으로 개시되었다.
·국제특허출원공개 제WO89/12032호에서는 식염수에 용해가능한 부가적인 섬유가 개시되었고 이러한 섬유 내에 존재할 수 있는 일부 성분을 기술하였다.
·유럽특허출원 제0399320호에서는 높은 생리학적 용해도를 가지며 10-20몰% Na2O 및 0-5몰% K2O를 갖는 유리섬유가 개시되었다. 이들 섬유가 생리학적으로 용해가능하다는 것이 제시되었지만, 이들의 최대사용온도(maximum use temperature)는 표시되지 않았다.
식염수 용해도로서 섬유의 선택을 개시한 기타 특허명세서로는 유럽특허 제0412878호 및 제0459897호, 프랑스 특허 제2662687호 및 제2662688호, 국제특허출원공개 제WO86/04807호, 제WO90/02713호, 제WO92/09536호, 제WO93/22251호, 제WO93/15028호, 제WO94/15883호, 제WO97/16386호, 제WO2003/059835호, 제WO2003/060016호, 유럽특허 제1323687호, 국제특허출원공개 제2005/000754호, 제2005/000971호 및 미국특허 제5250488호가 있다.
이들 다양한 선행문헌들에 개시된 섬유들의 내화성은 상당히 변동하며 이들 알칼리토류 실리케이트 물질들에 대하여 특성들은 조성에 임계적으로 좌우된다.
일반적으로, 저온에서 잘 기능하는 알칼리토류 실리케이트 섬유를 생산하는 것은 비교적 쉽다. 왜냐면, 저온 용도이기 때문에 양호한 섬유화를 위해 산화붕소(boron oxide)와 같은 첨가제들이 제공될 수 있어 원하는 물질특성을 맞추도록 상기 성분들의 양을 변화시킬 수 있기 때문이다. 그러나, 일반적으로(비록 예외는 있지만) 상기 첨가제 성분들이 더 많이 존재하면 할수록 내화성은 저하되기 때문 에, 알칼리토류 실리케이트 섬유의 내화성을 증가시키려면 결국 첨가제의 사용을 줄일 수밖에 없다.
국제특허출원공개 제WO93/15028호는 CaO, MgO, SiO2 및 임의의 ZrO2를 주성분으로 함유하는 섬유들을 개시한다. 이들 AES 섬유는 CMS(칼슘 마그네슘 실리케이트) 또는 CMZS(칼슘 마그네슘 지르코늄 실리케이트) 섬유들로도 알려져 있다. 제WO93/15028호에서는 사용된 조성들에 알칼리 금속산화물이 본질적으로 없어야 함이 요구된다. 1000℃에서의 절연체용으로 적합하기 위해서는 최대 0.65중량%까지의 양이 용인될 수 있는 것으로 제시되었다.
또한, 제WO93/15028호에서는 유리(glass)의 용해도를 예견하는 방법을 개시하고 섬유로서 형성되지 않고 유리로서 형성된 일련의 물질들에 대해 용해도를 시험하였다. 이들 조성은 KAS, KMAS 및 KNAS (즉, 각각 칼륨 알루미노실리케이트, 칼륨 마그네슘 알루미노실리케이트, 칼륨 나트륨 알루미노실리케이트)를 갖는다. 이들 조성은 유사 생리식염액에서의 용해도측정을 근거로 하여 불충분한 용해도를 갖는 것으로 평가되었다. 사용된 생리식염액 종류는 pH가 약 7.4이다.
그 후, 용해도가 섬유 자신이 존재하는 환경에 좌우된다는 것이 밝혀졌다. 비록 세포간 폐 체액에 존재하는 생리식염액이 제WO93/15028호에 주어진 생리식염액과 근사하며 pH 7.4 부근의 pH를 갖지만, 섬유제거 메커니즘은 섬유에 대한 대식세포의 공격을 수반한다. 상기 대식세포가 섬유에 접촉하는 생리식염액의 pH는 크게 낮고(약 pH 4.5) 이는 무기섬유의 용해도에 영향을 미치게 된다("In - vitro dissolution rate of mineral fibres at pH 4.5 and 7.4 - A new mathematical tool to evaluate the dependency an composition" Torben Knudsen and Marianne Guldberg, Glass Sci. Technol. 78(205) No.3 참조).
국제특허출원공개 제WO94/15883호는 최대 1260℃ 또는 그 이상의 온도에서 내화 절연체로서 사용가능한 다수의 섬유들을 개시한다. 이 특허는 제WO93/15028호와 마찬가지로 알칼리 금속산화물 성분이 낮게 유지되어야 하지만, 일부 알칼리토류 실리케이트 섬유는 다른 성분보다는 더 높은 알칼리 금속 산화물의 수준을 용인할 수 있다는 것을 제시하였다. 그러나, 0.3중량% 및 0.4중량%의 Na2O 수준은 1260℃에서의 절연용 물질에서 수축율을 증가시키는 요인으로 추정되었다.
국제특허출원공개 제WO97/16386호는 최대 1260℃ 또는 그 이상의 온도에서 내화 절연체로 사용가능한 섬유들을 개시한다. 이들 섬유는 MgO, SiO2 및 임의의 ZrO2를 주성분으로 함유한다. 이들 섬유는 미량 불순물(알칼리 금속 산화물로서 산출된 최대 1 퍼센트의 수 백분의 1 수준으로 존재)로서 이외에는 알칼리 금속산화물을 실질적으로 요구하지 않는다고 명시되고 있다. 상기 섬유들은 일반적으로 조성 SiO2 65-86%, MgO 14-35%을 가지고, 상기 성분 MgO 및 SiO2는 적어도 상기 섬유의 82.5중량%를 구성하며 나머지는 지정성분들과 점성 조정제들로 된다.
국제특허출원공개 제WO2003/059835호는 섬유와 이로부터 제조되는 블랭킷의 강도를 향상시키기 위해 La2O3 또는 기타 란탄족 첨가제들이 사용된 소정의 칼슘 실 리케이트 섬유들을 개시한다. 이 특허출원은 알칼리 금속산화물 수준에 대해서는 언급이 없으나, 최대 1260℃ 또는 그 이상의 온도에서 절연체로 사용하기 위한 섬유들에서 ∼0.5중량% 영역의 양이 개시되었다.
국제특허출원공개 제WO2006/048610호에서는 AES 섬유에 대해 작은 양의 알칼리금속산화물을 포함하는 것이 기계적 특성 및 열적 특성에서 유리하다는 것이 개시되었다.
이러한 낮은 생체지속성 섬유는 1300℃ 초과온도에서 성능이 악화된다는 점에서 그 범위는 제한된다.
기타 제안된 바 있는 저 생체지속성 섬유로는 알칼리토류 알루미네이트가 있다. 이 물질은 칼슘 알루미네이트(EP0586797) 및 스트론튬 알루미네이트(WO96/04214)로 제안되었다. 이들 섬유는 상업적으로 생산되지 않고 있다.
본 출원인에 의한 국제출원 제PCT/GB2006/004182에서는 알칼리토류 금속산화물이나 알칼리 금속산화물의 상당량 첨가를 갖는 알루미노실리케이트를 포함하는 졸겔섬유가 개발된 바 있다.
이제 본 출원인은 적어도 일부 섬유가 알루미노실리케이트 섬유에 필적하는 열적성능을 갖는 섬유를 제공할 수 있고 낮은 생체지속성 섬유를 제공하는 다른 섬유조성을 개발하였다.
이에 따라, 본 발명은 다음 조성을 갖는 용융성형 무기섬유를 제공한다:
Al2O3 5 - 90 몰%
K2O 5 - 90 몰%
SiO2 5 - 90 몰%
이때, SiO2 ＋ Al2O3 ＋ K2O ≥ 50몰%, 바람직하게는 ＞ 60몰%, 더 바람직하게는 ≥ 70몰%, 더더욱 바람직하게는 ≥ 80몰%, 가장 바람직하게는 ≥ 90몰%이다.
특정 구현예들에 있어서, 섬유들은 다음을 포함한다:
Al2O3 5 - 34 몰%
K2O 5 - 34 몰%
SiO2 61 - 90 몰%
또는
Al2O3 5 - 78 몰%
K2O 17 - 90 몰%
SiO2 5 - 61 몰%
또는
Al2O3 24 - 90 몰%
K2O 5 - 17 몰%
SiO2 5 - 61 몰%
K2O의 양은 50몰% 미만, 또는 40몰% 미만, 또는 35몰% 미만, 또는 30몰% 미만이다. K2O의 양은 10몰%보다 크거나, 20몰%보다 클 수 있다.
Al2O3의 양은 10몰%보다 클 수 있고, 20몰%보다 클 수 있다.
SiO2의 양은 ≥20몰% 또는 ≥30몰% 또는 ≥35몰%일 수 있다. SiO2의 양은 80몰% 미만 또는 70몰% 미만일 수 있다.
본 발명의 이후 특징들은 특허청구범위와 하기 내용에 의해 명백해진다.
본 발명자는 일련의 칼륨 알루미노실리케이트 섬유를 실험장치로 제조하였는데, 이 장치에서 적절한 조성으로 용융체를 형성하고 8-16㎜ 오리피스를 거쳐 태핑하여 공지된 방법으로 블로잉하여 섬유를 제조하였다 (상기 태핑 구멍(tap hole)의 크기는 상기 용융체의 점도에 영합하도록 조절되었으며, 이러한 조절은 상기 장치와 사용되는 조성에 따라 실험적으로 결정되어야 한다).
첨부된 결과는 우선권주장출원에 나타낸 것과는 다르며, 이의 이유는 일부 용융체에 대해 부족한 용융온도로 인하여 카보네이트가 존재하였기 때문인 것으로 판단된다 (칼륨은 칼륨 카보네이트로서 공급되었었다). 따라서, 하기 표들에 나타내는 결과들은 우선권주장출원에서 예시한 물질들을 새로이 시험한 것들과 추가 실시예들을 나타낸다.
하기 첨부된 표 1은 제조된 섬유들과 이들의 조성을 X선형광분석으로 측정된 중량%로 나타낸다.
하기 첨부된 표 2는 제조된 섬유들과 몰%로 계산된 조성을 나타낸다.
하기 첨부된 표 3은 제조된 섬유들의 수축율을 나타낸다. 상기 수축율은 20% 전분용액 500cm3 내의 섬유 75g을 사용하여 진공캐스트 예형물을 120×65㎜ 치구 내로 제조하는 방법으로 측정하였다. 백금핀(약 0.3-0.5㎜ 직경)을 4개 모서리에 120×45㎜ 간격으로 배치하였다. 최장길이(L1 및 L2)와 대각선(L3 및 L4)을 이동현미경을 사용하여 ±5㎛의 정확도로 측정하였다. 상기 샘플들을 로 내에 배치하고 시험온도보다 50℃ 미만의 온도까지 300℃/시간의 속도로 상승(ramping)시키고 시험온도까지의 최종 50℃는 120℃/시간의 속도로 상승시킨 후, 24시간 동안 유지시켰다. 상기 샘플들은 로에서 꺼낸 후, 자연냉각시켰다. 수축율값은 4회 측정값의 평균값으로 결정하였다.
하기 첨부된 표 4는 pH~4.5 생리식염액에서의 5시간 정적시험 후 주 유리성분의 ppm으로 되는 섬유의 용해도를 나타낸다.
용해도 측정공정을 상세히 말하자면 이는 섬유 0.500g±0.003g을 플라스틱 트위저를 사용하여 원심분리관 내에 넣는 것을 포함한다. 상기 섬유는 보통 잘게 썰고(chopping: 6# 와이어메쉬) 쇼트(shot)를 제거하지만(10# 와이어로 핸드시빙(hand sieving)), 섬유가 단지 작은 양만 있을 경우에는 벌크 또는 블랭킷으로 할 수도 있다. 각 샘플은 이중으로 중량을 측정한다. 가상 체액 25cm3을 눈금디스펜 서와 밀봉된 튜브를 사용하여 각 원심분리관 내에 넣는다. 이 가상 체액은 시험개시할 때만 섬유에 첨가하며 물 10리터당 하기 성분을 포함한다.
시약 중량
NaHCO3 19.5 g
CaCl2·H2O 0.29g
Na2HPO4 1.48g
Na2SO4 0.79g
MgCl2·H2O 2.12
글리신(H2NCH2CO2H) 1.18g
Na3시트레이트·H2O 1.52g
Na3타트레이트·H2O 1.8g
Na 피루빈산염 1.72g
90% 젖산 1.56g
포름알데히드 15ml
HCl ~7.5ml
최종수치인 ~4.5pH로 pH를 조절하기 위한 대략 수치이므로, HCl은 서서히 첨가한다. 상기 가상 체액은 최소 24시간 평형시키고 이 기간 이후에 따라 pH를 조절 한다.
모든 시약은 Analar 등급 또는 이와 동등한 등급을 사용하고, 유리도구는 실리카 용탈(silica leaching)이 발생하므로 플라스틱 도구를 사용하여 공정을 수행한다.
이후, 상기 원심분리관은 진탕항온수조 내에 배치하고, 상기 수조를 37℃±1℃(체온)로 유지하고 5시간 동안 진탕한다. 이때 5시간의 단기간을 선택한다. 왜냐면, 이들 물질 일부는 그 용해도가 너무 높아 이보다 더 긴 시간을 한다면 용탈되어 나오는 K2O 양으로 인해 pH가 더 높은 값으로 이동될 수 있어 결과가 왜곡되기 때문이다.
진탕 후 각 섬유당 2개 용액을 디캔팅하고 무회여과지(ashless filter paper: Whatman, 110mm diameter no. 40)로 필터링하여 하나의 50㎖ 병에 넣는다. 그리고, 이 용액은 유도결합플라즈마 원자방출분광기(Inductively Coupled Plasma Atomic Emission Spectroscopy: ICP)에 넣는다. 검사할 산화물들은 시험하는 섬유의 조성에 좌우될 것이다. 이 결과는 관련 산화물의 ppm으로 보고된다.
먼저 섬유 특성을 살펴보면, 처음에는 K2O:SiO2가 30:70 미만일 때 10㎛를 꽤 초과하는 섬유직경(예를 들어, 50-250㎛)을 갖는 조대섬유들이 생성되는 경향이 있음이 발견되었다. 그러나, 이후 이는 너무나 전면적으로 보편적인 것이고 40중량%을 초과하는 SiO2 (일반적으로 52몰% 초과)를 갖는 섬유가 조대함이 발견되었다. 40중량% 초과의 SiO2를 갖고 미세섬유로서 제조되는 이러한 섬유들은 점성유동하기 쉽기 때문에 비교적 높은 수축율을 갖는 경향이 있다. 그럼에도 불구하고, 이러한 섬유들은 일부 응용에서 관심사로 될 수 있다. 만일 미세섬유(＜10㎛ 직경)가 요구되는 경우, 점도조정제를 첨가할 수 있다. 적합한 점도조정제는 알칼리금속산화물, 알칼리토류금속산화물, 란탄족 원소, 산화붕소 및 불화물과, 실제로 실리케이트유리의 점도에 영향을 주는 업계에 공지된 모든 원소나 화합물을 포함할 수 있다. 섬유의 최종용도에 따라 이러한 점도조정제의 양 및 종류를 선택하여야 한다. 예를 들어, 산화붕소는 용인됨에도 불구하고 최대사용온도를 감소시킬 수 있다(섬유 KAS80 참조). 지금껏 발견된 점도조정제 중 특히 유용한 것은 마그네슘이며, 이는 산화물이나 기타 형태로서 첨가될 수 있다(섬유 KMAS1 참조). 산화칼슘은 산화스트론튬과 마찬가지로 용인될 수 있다. 산화지르코늄 및 산화철은 소량으로 용인될 수 있다. 본 발명의 조성들은 비록 바람직한 특성을 달성하는데 용인가능한 양은 첨가제에 따라 달라지겠지만 대체로 첨가제가 용인되는 것으로 보인다.
표 3에 의하면, 대다수 섬유들은 1000-1300℃에서 비교적 낮은 수축율을 가지며 심지어 1500℃의 고온에서도 많은 섬유들이 낮은 수축율을 갖는다. Al2O3에 대한 K2O의 과잉이 너무 많거나, 또는 Al2O3에 대해 K2O가 너무 적은 섬유들은 높은 수축율을 보이지만, 한편으로는 고온절연재로서의 용도로는 추천되지 않을 복합체물품에서의 보강재나 충전재 용도로는 사용가능하다.
K2O:Al2O3의 1:1 몰비로 근접하면 좋은 결과를 보이며, 최상의 고온성능(1300℃에서 24시간 동안 노출 후 낮은 수축율)은 K2O:Al2O3의 몰비가 1.6 미만, 바람직 하게는 1.5 미만, 더 바람직하게는 1.45 미만이고; 0.4보다 크거나, 바람직하게는 0.8보다 크다.
바람직하게는, 상술한 조성들의 섬유들은 1400℃를 초과하는 용융점을 갖는다. 상기 섬유들은 더 바람직하게는 1600℃. 더 더욱 바람직하게는 1650℃, 가장 바람직하게는 1700℃ 보다 큰 용융점을 갖는다(유리에 있어서, 상기 용융점은 상기 조성이 10 Pa.s의 점도를 갖는 온도로 정의된다). KMAS1 조성은 1400℃에서 비교적 낮은 수축율을 가짐에도 불구하고 1450℃에서 용융함을 알 수 있다. 이러한 섬유는 이를테면 1350℃ 이하의 온도(이보다 더 고온으로 일시 일탈할 가능성도 있는)에서의 절연체용도로 사용될 수 있다. 대조적으로, 많은 섬유들이 여전히 1500℃에서 낮은 수축율을 보이며 더 고온의 용도에 적합함을 보인다.
상기 섬유들은 상승된 온도에서 칼륨을 잃은 경향이 있음에 주목하여야 한다. 이는 상기 섬유들의 용도를 제한할 수 있지만, 이것이 문제되지 않는 분야는 많다.
K2O - Al2O3 - SiO2계는 광범위한 고온의 용융점 영역을 갖는다. 예를 들어,
·광물조성 K2O·Al2O3·2SiO2(칼리오필라이트: kaliophilite)는 ~1800℃의 용융점을 갖는다.
·광물조성 K2O·Al2O3·4SiO2(류사이트: leucite)는 ~1690℃의 용융점을 갖는다.
대조적으로, 용융점들이 더 낮아 일부 공융점(eutectic)이 형성되는 영역들 도 있다.
용이한 제조를 위해 낮은 용융점(예를 들어, 공융점 부근 또는 공융점)을 갖는 조성이 선호되는 반면, 최상의 고온성능을 위해서는 높은 용융점을 갖는 조성이 선호된다. 본 출원인은 약 35-40중량% 실리카(일반적으로 47-52몰%)를 갖는 조성이 섬유화되기 쉽고, 상승된 온도에서 낮은 수축율을 보이는 섬유를 형성한다는 사실을 발견하였다. 약 23-25중량% K2O(일반적으로 18-22몰%)를 갖는 섬유들이 특히 형성하기가 용이하다.
표 4에 보인 용해도는 매우 높은 용해도가 달성될 수 있음을 나타낸다.
K2O ＋ Al2O3 ＋ SiO2 ＞ 80%이고 20몰% 미만의 K2O를 갖는 섬유는 알루미노실리케이트 섬유(RCF)보다 상당히 더 높은 용해도를 보이는 반면, 칼슘 마그네슘 실리케이트 섬유만큼의 높은 용해도는 보이지 않는 경향이 있다. 이러한 섬유의 양호한 용해도는 K2O가 25-30몰% 범위일 때 발견된다. 일부 점도조정제(예를 들어, Mg)의 상당량이 첨가된 섬유에서는 높은 용해도가 발견된다(KMAS1 참조).
비교를 위해, 시판되는 칼슘-마그네슘 실리케이트 섬유(pH 7.4의 가상생리액에 생체가용성인 것으로 고려됨)의 총 용해도와, 시판되는 알루미노실리케이트 섬유(pH 7.4의 가상생리액에 생체가용성이 없는 것으로 고려됨)를 동일한 조건하에서 측정하였으나 둘 다 ~13ppm이었다.
정적용해도는 생체지속도의 유일한 지표이지만, 이들 결과에 의하면 본 발명의 섬유를 흡입하면 시중의 알루미노실리케이트 섬유만큼 길게 지속하지 않을 것이 라는 전제를 강하게 뒷받침한다.
기계적 탄성이 중요한 용도에 있어서 상기 섬유들은 열처리를 받을 수 있다. 이러한 용도의 하나는 촉매변환기, 디젤미립자필터 또는 트랩, 배기파이프 등과 같은 오염방지장치이다. 이러한 환경에 대한 요구사항은 높아 특히 사용되는 매트(mat)와 엔드콘(end cone)은 800℃ 이상의 온도에 노출한 후(일반적으로 900℃가 발생할 수 있다) 정위치로 남아있도록 충분한 탄성을 가질 필요가 있다. 비정질 섬유들이 이러한 엔드콘을 제조하는데 지금껏 사용되어왔으나, 약 900℃ 초과의 온도에 노출되면 탄성을 잃고 이에 따라 상기 섬유들의 하우징벽에 대한 압력을 유지한다.
여기서 탄성이란 어떤 물품이 변형 후에 그의 최초형상으로 회복되는 능력을 의미한다. 이는 단순히 어떤 물품의 변형 후의 크기 및 형상을 주시하여 변형된 형상으로부터 변형되지 않은 형상으로 회복되는 정도를 관찰하는 것만으로 측정될 수 있다. 그러나, 여기서 상기 탄성의 의미는 가장 일반적으로 변형저항력(force resisting deformation)을 조사함으로써 측정된다. 왜냐면, 이것은 엔드콘이 얼마나 잘 정위치에 머무르는지의 지표이기 때문이다.
국제특허출원공개 WO2004/064996에서는 수축에 대해 내성이 있고 비정질 섬유보다 더 탄성적이라고 보고되므로 적어도 일부 결정질 또는 미결정질인 섬유의 사용을 제안한다(하지만, WO2004/064996에서는 이러한 결정질 또는 미결정질 섬유가 비정질 섬유보다 더 깨지기 쉽다는 것을 인지한다). 결정질 섬유 또는 열처리된 미결정질 섬유의 탄성 특성은 블랭킷 기술분야에 잘 공지되어 있다(국제특허출원공개 WO00/75496 및 WO99/46028 참조).
용융성형 실리케이트 섬유와 같은 유리섬유(vitreous fiber)는 유럽에서 규제대상이고 다른 섬유분류들은 다른 위해분류와 표시요구사항을 갖는다. 종래 유리 알루미노실리케이트 섬유는 발암물질분류에서 면제된 알칼리토류 실리케이트 섬유보다 더 엄격한 건강위해에 관한 표시(제2발암물질분류로서)가 요구된다.
지침 67/548/EEC의 부록 1을 수정하여 물질의 잠재적 발암성에 따라 물질들을 분류한 Directive 97/69/EC에 의하면, 6㎛ 미만 직경의 실리케이트 섬유들은 2개의 광범위한 화학범주로 나뉜다. 이들 범주와 결론은 다음과 같다:
삭제
＞18% w/w (CaO, MgO, Na2O, K2O, BaO) 범주 3 - 십자형상(St. Andrews Cross)으로서 흡입시 잠재적 위해를 나타내는 제품경고표시가 요구됨 - 이들 섬유는 만일 정의된 저 생체지속도 시험을 하나 이상 만족하는 경우, 분류표시요구로부터 면제될 수 있음.
＜ 18% w/w (CaO, MgO, Na2O, K2O, BaO) 범주 2 - 두개골과 교차시킨 두 대퇴골 형상(skull and crossbones symbol)으로서 흡입시 잠재적 발암성을 나타내는 제품경고표시가 요구됨 - 이는 분류표시요구로부터 면제될 수 없음.
명백하게, 본 특허청구범위의 섬유 종류는 범주 3 또는 범주 2에 속할 수 있지만 유리하게도 CaO ＋ MgO ＋ Na2O ＋ K2O ＋ BaO의 양이 18중량%보다 큰 조성물들을 포함한다.
본 특허청구범위의 섬유들은 용융성형섬유들로 한정된다. 명백하게, 유사한 섬유들이 졸겔공정과 같은 다른 공정을 사용하여 제조될 수 있다.
본 발명은 12몰% 이상의 K2O를 포함하는 졸겔섬유 또한 포함한다.
표 1
섬유 번호 조성(중량%)
CaO MgO SrO Na2O K2O Al2O3 SiO2 Fe2O3 B2O3 ZrO2
KAS3 0.3 0.1 0.0 0.0 21.9 25.3 51.8 0.0 0.0 0.0
KAS2 0.0 0.0 0.0 0.0 34.0 29.0 35.7 0.0 0.0 0.0
KAS4 0.0 0.0 0.0 0.0 18.5 22.0 58.7 0.0 0.0 0.0
KAS5 0.0 0.0 0.0 0.0 33.0 18.9 45.7 0.0 0.0 0.0
KAS9 0.0 0.0 0.0 0.0 24.4 24.3 49.6 0.0 0.0 0.0
KAS10 0.0 0.0 0.0 0.0 35.5 24.5 39.3 0.0 0.0 0.0
KAS11 0.0 0.0 0.0 0.0 37.1 22.7 37.9 0.0 0.0 0.0
KAS13 0.0 0.0 0.0 0.0 22.9 26.5 49.7 0.0 0.0 0.0
KAS14 0.0 0.0 0.0 0.0 29.8 25.7 42.8 0.0 0.0 0.0
KAS15 0.0 0.0 0.0 0.0 37.4 26.8 33.8 0.0 0.0 0.0
KAS12 0.0 0.0 0.0 0.0 30.4 17.7 51.4 0.0 0.0 0.0
KAS17 0.0 0.0 0.0 0.0 27.1 27.0 45.2 0.0 0.0 0.0
KNAS1 0.0 0.0 0.0 6.7 26.2 28.4 37.9 0.0 0.0 0.0
KMAS1 0.0 13.9 0.0 0.0 19.8 16.1 50.0 0.0 0.0 0.0
KNAS2 0.0 0.0 0.0 6.8 24.1 29.2 39.3 0.0 0.0 0.0
KAS18 0.0 0.0 0.0 0.0 23.8 15.3 60.4 0.0 0.0 0.0
KAS25 0.0 0.0 0.0 0.0 35.6 35.9 26.3 0.0 0.0 0.0
KAS27 0.0 0.0 0.0 0.2 37.1 31.3 31.3 0.0 0.0 0.0
KAS28 0.0 0.0 0.0 0.0 32.5 34.6 31.1 0.0 0.0 0.0
KAS29 0.0 0.0 0.0 0.0 34.5 28.8 36.7 0.0 0.0 0.0
KAS30 0.0 0.0 0.0 0.0 25.6 36.3 35.9 0.0 0.0 0.0
KAS31 0.0 0.0 0.0 0.0 20.6 40.1 37.5 0.0 0.0 0.0
KAS32 0.0 0.0 0.0 0.0 25.3 32.3 41.4 0.0 0.0 0.0
KAS33 0.0 0.0 0.0 0.0 17.4 36.7 45.4 0.0 0.0 0.0
KAS34 0.0 0.0 0.0 0.0 20.7 31.1 46.2 0.0 0.0 0.0
KAS35 0.0 0.0 0.0 0.0 15.1 34.9 48.5 0.0 0.0 0.0
KAS36 0.0 0.0 0.0 0.0 14.9 31.6 52.3 0.0 0.0 0.0
KAS37 0.0 0.0 0.0 0.0 31.8 29.4 39.2 0.0 0.0 0.0
KAS40 0.0 0.0 0.0 0.1 21.4 20.3 57.2 0.0 0.0 0.0
KMAS3 0.0 5.1 0.0 0.0 19.4 19.7 55.5 0.0 0.0 0.0
KAS41 0.0 0.0 0.0 0.1 33.8 37.1 27.5 0.0 0.0 0.0
KAS43 0.0 0.0 0.0 0.0 23.7 24.0 50.7 0.0 0.0 0.0
KAS44 0.0 0.0 0.0 0.0 28.5 31.3 40.7 0.0 0.0 0.0
KAS45 0.0 0.0 0.0 0.0 28.0 27.5 44.5 0.0 0.0 0.0
KAS46 0.0 0.0 0.0 0.0 27.7 28.3 43.2 0.0 0.0 0.0
KAS47 0.0 0.0 0.0 0.0 25.1 24.8 49.4 0.0 0.0 0.0
KMAS4 0.1 5.4 0.0 0.1 16.6 19.4 57.1 0.0 0.0 0.0
KAS50 0.0 0.0 0.0 0.1 34.4 35.5 29.6 0.0 0.0 0.0
KAS51 0.0 0.1 0.0 0.1 33.7 41.7 23.4 0.0 0.0 0.0
KAS52 0.0 0.0 0.0 0.1 43.2 26.0 31.3 0.0 0.0 0.0
KAS53 0.0 0.0 0.0 0.1 29.8 42.6 26.7 0.0 0.0 0.0
KAS54 0.0 0.0 0.0 0.1 22.5 42.9 33.9 0.0 0.0 0.0
KAS55 0.0 0.0 0.0 0.2 25.3 39.9 33.3 0.0 0.0 0.0
KAS56 0.2 0.1 0.0 0.2 17.8 48.8 32.5 0.0 0.0 0.0
KSAS1 0.0 0.0 2.4 0.2 24.8 30.3 41.9 0.0 0.0 0.0
KCAS1 2.3 0.1 0.0 0.1 27.5 27.2 42.0 0.0 0.0 0.0
KMAS6 0.0 2.8 0.0 0.2 24.3 30.1 40.7 0.0 0.0 0.0
KAS48 0.0 0.1 0.0 0.1 30.5 32.8 35.9 0.0 0.0 0.0
KAS59 0.3 0.1 0.0 0.2 20.0 45.3 32.5 0.1 0.0 0.0
KCAS2 2.7 0.1 0.0 0.1 20.4 34.0 40.9 0.0 0.0 0.0
KSAS2 0.1 0.1 2.9 0.2 21.4 37.6 37.1 0.0 0.0 0.0
KAS60 0.0 0.0 0.0 0.7 18.1 37.8 42.3 0.0 0.0 0.0
KAS61 0.0 0.1 0.0 0.2 15.9 35.1 46.5 0.1 0.0 0.0
KAS62 0.0 0.1 0.0 0.2 32.0 45.8 21.1 0.1 0.0 0.0
KAS63 0.0 0.1 0.0 0.2 24.6 55.0 17.9 0.0 0.0 0.0
KAS65 0.0 0.1 0.0 0.2 24.1 43.0 31.5 0.1 0.0 0.0
KACaSrS02 2.4 0.1 2.2 0.2 24.6 28.9 39.0 0.0 0.0 0.0
KAMgSrS02 0.1 2.5 2.3 0.2 24.2 31.1 39.6 0.0 0.0 0.0
KAS63 0.0 0.1 0.0 0.2 28.5 50.6 21.4 0.0 0.0 0.0
KAS64 0.0 0.1 0.0 0.2 24.2 52.9 22.7 0.0 0.0 0.0
KAS66 0.0 0.1 0.0 0.2 18.0 45.3 35.2 0.0 0.0 0.0
KAS67 0.3 0.0 0.0 0.1 21.6 29.3 49.4 0.0 0.0 0.1
KAS68 0.2 0.0 0.0 0.2 32.3 54.9 13.2 0.0 0.0 0.1
KAS69 0.0 0.0 0.0 0.2 31.7 53.5 15.6 0.0 0.0 0.1
KAS70 0.0 0.0 0.0 0.2 30.7 58.9 11.7 0.0 0.0 0.1
KAS71 0.0 0.0 0.0 0.3 28.7 55.9 16.1 0.0 0.0 0.1
KAS72 0.0 0.0 0.0 0.3 28.4 58.8 12.4 0.0 0.0 0.1
KAS73 0.0 0.0 0.0 0.2 23.6 58.2 17.8 0.0 0.0 0.1
KAS74 0.0 0.0 0.0 0.3 24.1 61.7 13.4 0.0 0.0 0.1
KAS75 0.0 0.0 0.0 0.3 33.1 52.4 16.3 0.0 0.0 0.1
KAS76 0.0 0.0 0.8 0.2 21.0 29.0 48.6 0.0 0.0 0.1
KAS77 0.9 0.0 0.0 0.2 22.1 28.2 49.1 0.1 0.0 0.1
KAS78 0.0 1.0 0.0 0.2 21.1 27.8 49.0 0.1 0.0 0.1
KAS79 0.0 0.0 0.0 0.8 22.5 29.2 48.1 0.1 0.0 0.1
KAS80 0.0 0.0 0.0 0.2 22.9 29.7 47.3 0.0 0.7 0.1
KAS81 0.5 0.1 0.0 0.2 21.2 28.7 49.4 0.0 0.0 0.1
KAS82 0.0 0.2 0.4 0.2 20.7 30.0 48.4 0.0 0.0 0.1
KAS83 0.5 0.1 0.8 0.2 20.7 29.0 48.2 0.0 0.0 0.1
KAS84 0.5 0.1 0.5 0.2 21.2 30.2 47.1 0.0 0.0 0.1
KAS85 1.0 0.1 0.5 0.2 21.3 30.2 47.0 0.1 0.0 0.1
KAS76-2 0.1 0.3 0.9 0.2 20.7 30.1 47.1 0.0 0.0 0.1
KAS77-2 1.0 0.1 0.0 0.2 21.1 30.7 47.0 0.0 0.0 0.1
KAS76-3 0.0 0.1 0.9 0.3 21.2 29.2 48.3 0.0 0.0 0.1
KAS82-2 0.1 0.1 0.4 0.1 20.4 28.5 50.4 0.1 0.0 0.1
KAS86 1.0 0.1 0.9 0.2 20.7 30.2 46.8 0.1 0.0 0.1
표 2
섬유 번호 조성(몰%)
CaO MgO SrO Na2O K2O Al2O3 SiO2 Fe2O3 B2O3 ZrO2
KAS3 0.4% 0.2% 0.0% 0.0% 17.2% 18.4% 63.8% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS2 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 29.1% 23.0% 47.9% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS4 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 14.1% 15.5% 70.3% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS5 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 27.0% 14.3% 58.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS9 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 19.6% 18.0% 62.4% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS10 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 29.6% 18.9% 51.5% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS11 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 31.6% 17.8% 50.6% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS13 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 18.3% 19.5% 62.2% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS14 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 24.7% 19.7% 55.6% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS15 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 32.5% 21.5% 46.0% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS12 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 23.9% 12.8% 63.3% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS17 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 22.0% 20.3% 57.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KNAS1 0.0% 0.0% 0.0% 8.3% 21.5% 21.5% 48.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KMAS1 0.0% 22.3% 0.0% 0.0% 13.6% 10.2% 53.9% 0.0% 0.0% 0.0%
KNAS2 0.0% 0.0% 0.0% 8.4% 19.6% 21.9% 50.1% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS18 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 17.9% 10.7% 71.4% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS25 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 32.4% 30.2% 37.5% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS27 0.0% 0.0% 0.0% 0.3% 32.1% 25.1% 42.5% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS28 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 28.7% 28.2% 43.1% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS29 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 29.1% 22.4% 48.5% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS30 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 22.2% 29.1% 48.8% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS31 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 17.7% 31.8% 50.5% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS32 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 21.1% 24.9% 54.1% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS33 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 14.2% 27.6% 57.9% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS34 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 17.0% 23.6% 59.4% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS35 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 12.2% 26.1% 61.6% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS36 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 11.8% 23.2% 65.0% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS37 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 26.4% 22.6% 51.0% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS40 0.0% 0.0% 0.0% 0.1% 16.5% 14.4% 69.0% 0.0% 0.0% 0.0%
KMAS3 0.0% 8.7% 0.0% 0.0% 14.2% 13.3% 63.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS41 0.0% 0.0% 0.0% 0.1% 30.4% 30.8% 38.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS43 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 18.9% 17.7% 63.4% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS44 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 23.5% 23.9% 52.6% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS45 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 22.7% 20.6% 56.6% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS46 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 22.8% 21.5% 55.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS47 0.0% 0.0% 0.0% 0.0% 20.0% 18.3% 61.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KMAS4 0.1% 9.2% 0.0% 0.1% 12.1% 13.1% 65.4% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS50 0.0% 0.0% 0.0% 0.1% 30.2% 28.8% 40.8% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS51 0.0% 0.2% 0.0% 0.1% 30.8% 35.2% 33.6% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS52 0.0% 0.0% 0.0% 0.1% 37.1% 20.6% 42.1% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS53 0.0% 0.0% 0.0% 0.1% 26.8% 35.4% 37.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS54 0.0% 0.0% 0.0% 0.1% 19.5% 34.3% 46.0% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS55 0.0% 0.0% 0.0% 0.3% 22.1% 32.1% 45.5% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS56 0.3% 0.2% 0.0% 0.3% 15.5% 39.3% 44.4% 0.0% 0.0% 0.0%
KSAS1 0.0% 0.0% 1.8% 0.3% 20.5% 23.1% 54.3% 0.0% 0.0% 0.0%
KCAS1 3.1% 0.2% 0.0% 0.1% 22.4% 20.5% 53.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KMAS6 0.0% 5.3% 0.0% 0.2% 19.8% 22.7% 52.0% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS48 0.0% 0.2% 0.0% 0.1% 26.0% 25.8% 47.9% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS59 0.4% 0.2% 0.0% 0.3% 17.6% 36.7% 44.7% 0.1% 0.0% 0.0%
KCAS2 3.8% 0.2% 0.0% 0.1% 16.9% 26.0% 53.1% 0.0% 0.0% 0.0%
KSAS2 0.1% 0.2% 2.2% 0.3% 18.2% 29.5% 49.4% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS60 0.0% 0.0% 0.0% 0.9% 15.0% 29.0% 55.1% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS61 0.0% 0.1% 0.0% 0.2% 13.1% 26.6% 59.9% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS62 0.0% 0.1% 0.0% 0.3% 29.6% 39.2% 30.6% 0.1% 0.0% 0.0%
KAS63 0.0% 0.1% 0.0% 0.3% 23.7% 48.9% 27.0% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS65 0.0% 0.1% 0.0% 0.3% 21.2% 35.0% 43.5% 0.1% 0.0% 0.0%
KACaSrS02 3.4% 0.2% 1.7% 0.3% 20.7% 22.4% 51.4% 0.0% 0.0% 0.0%
KAMgSrS02 0.1% 4.8% 1.7% 0.2% 19.6% 23.3% 50.3% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS63 0.0% 0.2% 0.0% 0.3% 26.1% 42.8% 30.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS64 0.0% 0.2% 0.0% 0.3% 22.2% 44.8% 32.6% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS66 0.0% 0.2% 0.0% 0.3% 15.6% 36.2% 47.7% 0.0% 0.0% 0.0%
KAS67 0.4% 0.0% 0.0% 0.1% 17.0% 21.3% 61.1% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS68 0.3% 0.0% 0.0% 0.3% 30.9% 48.6% 19.8% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS69 0.0% 0.0% 0.0% 0.3% 29.9% 46.6% 23.1% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS70 0.0% 0.0% 0.0% 0.3% 29.6% 52.4% 17.7% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS71 0.0% 0.0% 0.0% 0.4% 27.0% 48.7% 23.8% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS72 0.0% 0.0% 0.0% 0.4% 27.7% 52.9% 18.9% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS73 0.0% 0.0% 0.0% 0.3% 22.3% 50.9% 26.4% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS74 0.0% 0.0% 0.0% 0.4% 23.5% 55.5% 20.5% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS75 0.0% 0.0% 0.0% 0.4% 30.8% 45.0% 23.8% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS76 0.0% 0.0% 0.6% 0.2% 16.8% 21.4% 60.9% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS77 1.2% 0.0% 0.0% 0.2% 17.4% 20.5% 60.6% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS78 0.0% 1.8% 0.0% 0.2% 16.7% 20.3% 60.8% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS79 0.0% 0.0% 0.0% 1.0% 17.8% 21.4% 59.7% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS80 0.0% 0.0% 0.0% 0.2% 18.2% 21.8% 58.9% 0.0% 0.8% 0.1%
KAS81 0.7% 0.2% 0.0% 0.2% 16.7% 20.9% 61.2% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS82 0.0% 0.4% 0.3% 0.2% 16.5% 22.1% 60.5% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS83 0.7% 0.2% 0.6% 0.2% 16.5% 21.4% 60.3% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS84 0.7% 0.2% 0.4% 0.2% 17.0% 22.3% 59.1% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS85 1.3% 0.2% 0.4% 0.2% 16.9% 22.2% 58.6% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS76-2 0.1% 0.6% 0.7% 0.2% 16.6% 22.4% 59.3% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS77-2 1.3% 0.2% 0.0% 0.2% 16.8% 22.6% 58.7% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS76-3 0.0% 0.2% 0.7% 0.4% 16.9% 21.5% 60.3% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS82-2 0.1% 0.2% 0.3% 0.1% 16.1% 20.8% 62.3% 0.0% 0.0% 0.1%
KAS86 1.3% 0.2% 0.7% 0.2% 16.5% 22.3% 58.6% 0.0% 0.0% 0.1%
표 3
섬유 번호 특정온도℃에서 24시간 동안의 수축율(%)
1000 1100 1200 1300 1400 1500
KAS3 　 　 　 2.3 2.5 2.9
KAS2 　 　 　 1.6 1.7 2.3
KAS4 　 　 　 0.9 1.0 0.4
KAS5 18.5 　 　 17.0 　 　
KAS9 　 　 　 1.4 1.5 1.2
KAS10 　 　 　 3.6 3.7 3.6
KAS11 2.4 0.0 5.4 6.3 7.0 6.8
KAS13 　 　 　 0.8 1.1 1.4
KAS14 0.4 　 　 1.1 1.1 1.2
KAS15 2.9 　 　 2.6 2.6 2.8
KAS12 19.8 　 　 19.3 　 　
KAS17 　 　 　 0.8 1.1 1.4
KNAS1 2.1 3.4 4.3 　 　 　
KMAS1 2.5 2.1 2.2 2.9 3.2 1450에서 용융
KNAS2 1.6 2.2 2.5 4.5 4.4 　
KAS18 11.0 　 　 10.9 　 　
KAS25 0.9 1.4 1.7 1.5 3.9 5.0
KAS27 1.9 2 2.1 2.2 2.8 2.8
KAS28 1.5 1.4 1.4 1.8 3.0 3.3
KAS29 1.7 1.9 1.9 1.8 1.8 1.9
KAS30 1.4 1.5 1.5 1.1 1.2 1.0
KAS31 2.3 2.4 2.7 3.7 3.8 3.8
KAS32 1.9 1.9 1.7 2.0 2.1 2.3
KAS33 2.1 2.1 2.3 1.9 1.9 2.0
KAS34 1.6 2.4 2.5 3.7 3.8 3.8
KAS35 2.6 5.4 　 9.7 　 　
KAS36 3.8 4.1 　 5.2 　 　
KAS37 　 　 　 　 1.5 1.6
KAS40 　 　 　 　 0.5 0.5
KMAS3 1.4 1.2 0.8 1.7 1.8 용융됨
KAS41 　 　 　 　 4.6 　
KAS43 　 　 　 　 0.0 0.0
KAS44 0.6 0.0 0.0 0.4 0.0 0.0
KAS45 0.7 　 0.6 1.3 　 1.2
KAS46 　 　 　 　 1.4 0.0
KAS47 　 　 　 　 1.2 0.0
KMAS4 　 　 　 　 3.7 용융됨
KAS50 1.4 1.6 1.8 2.0 3.0 3.9
KAS51 0.4 0.5 1.1 3.0 4.2 5.3
KAS52 1.0 0.7 0.1 1.3 1.0 0.3
KAS53 　 1.7 　 　 3.3 3.8
KAS54 　 1.8 　 　 1.9 2.0
KAS55 　 1.7 　 　 2.4 3.1
KAS56 1.5 2.0 　 2.8 3.3 　
KSAS1 0.0 0.0 0.0 0.6 0.0 0.5
KCAS1 　 0.8 　 　 1.1 1.9
KMAS6 　 0.4 　 　 1.4 4.1
KAS48 1.7 1.8 2.0 2.1 2.3 3.1
KAS59 2.4 2.5 　 3.0 4.9 　
KCAS2 　 　 　 2.5 2.4 용융됨
KSAS2 1.7 1.7 　 1.9 2.1 10.4
KAS60 2.5 2.5 2.6 3.8 3.9 3.5
KAS61 1.8 2.3 2.8 2.6 2.7 2.0
KAS62 0.6 0.6 0.7 2.3 3.8 5.3
KAS63 1.0 1.2 1.8 2.5 2.8 3.7
KAS65 2.0 1.8 1.8 1.7 2.3 2.7
KACaSrS02 1.3 1.0 1.0 1.0 4.4 　
KAMgSrS02 1.0 1.0 0.9 1.9 4.9 용융됨
KAS63 1.3 1.4 1.8 2.5 3.8 4.7
KAS64 2.5 2.7 3.3 3.7 4.0 6.0
KAS66 1.8 1.9 2.4 2.6 2.9 2.6
KAS67 0.7 1.8 1.7 1.8 1.2 1.4
KAS68 6.6 　 　 　 　 　
KAS69 6.0 　 　 7.2 　 　
KAS70 6.6 　 　 　 　 　
KAS71 4.7 　 　 6.6 　 　
KAS72 6.5 　 　 8.5 　 　
KAS73 1.5 1.7 2.4 2.7 3.6 7.1
KAS74 5.6 　 　 　 　 　
KAS75 6.5 　 　 8.2 　 　
KAS76 0.2 2.3 1.2 1.2 1.2 1.3
KAS77 0.6 2.7 2.7 2.8 2.8 4.1
KAS78 3.6 3.7 3.8 3.8 3.9 4.1
KAS79 0.0 1.1 1.2 1.3 1.3 1.3
KAS80 0.0 0.3 0.2 0.2 0.1 0.2
KAS81 0.0 1.0 1.0 1.1 1.2 　
KAS82 4.0 　 　 　 　 　
KAS83 2.7 3.9 3.8 3.9 4.0 　
KAS84 0.0 0.9 0.8 1.0 1.0 　
KAS85 4.9 　 　 　 　 　
KAS76-2 　 　 　 6.2 　 　
KAS77-2 　 　 　 0.4 0.4 0.6
KAS76-3 　 　 　 10.7 　 　
KAS82-2 　 　 　 16.2 　 　
KAS86 　 　 　 15.1 　 　
표 4
섬유 번호 용해도 ppm
Al2O3 CaO Fe2O3 MgO SiO2 K2O 총합
KAS3 0 0 0 0 3 37 40
KAS2 7 0 0 0 9 202 218
KAS4 1 0 0 0 1 17 19
KAS5 0 0 0 0 3 356 359
KAS9 3 0 0 0 2 47 52
KAS10 2 0 0 0 2 460 464
KAS11 0 0 0 0 14 400 414
KAS13 1 0 0 0 2 10 13
KAS14 0 0 0 0 2 101 103
KAS15 1 0 0 0 3 265 269
KAS12 0 0 0 0 14 216 230
KAS17 2 0 0 0 4 44 50
KNAS1 5 0 0 0 6 150 161
KMAS1 1 0 0 0 3 323 327
KNAS2 6 0 0 0 11 74 91
KAS18 2 0 0 0 1 12 15
KAS25 6 0 0 0 8 351 365
KAS27 4 0 0 0 5 303 312
KAS28 12 0 0 0 11 168 191
KAS29 6 0 0 0 7 255 268
KAS30 15 0 0 0 15 97 127
KAS31 11 0 0 0 8 52 71
KAS32 5 0 0 0 6 72 83
KAS33 3 0 0 0 3 334 340
KAS34 2 0 0 0 2 154 158
KAS35 4 0 0 0 3 61 68
KAS36 4 0 0 0 3 28 35
KAS37 5 0 0 0 6 61 72
KAS40 1 0 0 0 1 8 10
KMAS3 1 0 0 3 0 1 5
KAS41 3 0 0 0 3 234 240
KAS43
KAS44 3 0 0 0 4 38 45
KAS45 1 0 0 0 1 4 6
KAS46 4 0 0 0 3 24 31
KAS47 1 0 0 0 3 161 165
KMAS4 1 0 0 3 1 20 25
KAS50 15 0 0 0 13 21 49
KAS51 12 0 0 0 17 156 185
KAS52 7 0 0 0 5 201 213
KAS53 20 0 0 0 12 66 98
KAS54 1 1 0 0 2 96 100
KAS55 14 1 1 1 12 164 193
KAS56 3 0 0 0 2 433 438
KSAS1 12 1 0 1 3 13 16 46
KCAS1 18 2 0 0 23 30 73
KMAS6 5 0 0 5 3 67 80
KAS48 15 0 0 0 17 93 125
KAS59 4 0 0 0 4 137 145
KCAS2 2 1 0 0 2 177 182
KSAS2 6 0 0 2 0 5 38 51
KAS60 1 0 0 0 1 12 14
KAS61 2 0 0 0 3 419 424
KAS62 8 0 0 0 21 287 316
KAS63 7 0 0 0 18 346 371
KAS65 5 0 0 0 5 278 288
KACaSrS02 1 8 0 0 0 3 863 875
KAMgSrS02 4 0 0 7 1 6 237 255
KAS63 14 0 0 0 0 25 181 220
KAS64 9 0 0 0 0 15 201 225
KAS66
KAS67 3 0 0 0 0 1 7 11
KAS68 1220 0 0 0 0 11 2187 3418
KAS69 101 0 0 0 0 2 557 660
KAS70 1109 0 0 0 0 8 1735 2852
KAS71 96 0 0 1 0 3 512 612
KAS72 667 0 0 0 0 7 2060 2734
KAS73 10 0 0 0 0 3 355 368
KAS74 5 0 0 0 0 4 509 518
KAS75 20 0 0 0 0 5 350 375
KAS76 2 0 0 1 0 2 43 48
KAS77 2 2 0 0 0 2 22 28
KAS78 2 0 0 0 2 2 129 135
KAS79 2 0 0 0 0 2 24 28
KAS80 2 0 0 0 0 1 3 6
KAS81 1 1 0 0 0 1 2 5
KAS82 3 0 0 1 0 3 46 53
KAS83 2 2 0 1 0 3 99 107
KAS84 2 2 0 0 0 2 10 16
KAS85 3 2 0 1 0 3 28 37
KAS76-2 2 0 0 2 0 2 118 124
KAS77-2 2 2 0 0 0 0 4 8
KAS76-3
KAS82-2
KAS86

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  20. 하기 조성을 갖는 무기섬유:
    Al2O3 ≥ 5몰%
    K2O 12 - 40몰%
    SiO2 5 - 80몰%
    이때, 80몰% ≤ (SiO2 ＋ Al2O3 ＋ K2O) ≤ 100몰%.
  21. 제20항에 있어서,
    상기 K2O의 양은 30몰% 미만인 무기섬유.
  22. 제20항에 있어서,
    상기 SiO2의 양은 ≥35몰%인 무기섬유.
  23. 제20항에 있어서,
    상기 SiO2의 양은 70몰% 미만인 무기섬유.
  24. 제21항에 있어서,
    상기 SiO2의 양은 70몰% 미만인 무기섬유.
  25. 제22항에 있어서,
    상기 SiO2의 양은 70몰% 미만인 무기섬유.
  26. 제20항에 있어서,
    상기 SiO2의 양은 52몰%보다 크고 상기 섬유는 10㎛ 미만의 섬유가 형성될 수 있도록 하는데 충분한 양의 점도조정제를 포함하는 무기섬유.
  27. 제26항에 있어서,
    상기 점도조정제는 알칼리 금속산화물, 알칼리토류 금속산화물, 란탄족 산화물, 산화붕소, 불화물 및 이의 혼합물로 되는 군에서 선택되는 무기섬유.
  28. 제26항에 있어서,
    상기 점도조정제는 마그네슘을 포함하는 무기섬유.
  29. 제20항에 있어서,
    상기 K2O : Al2O3의 몰비는 1.5 미만이고 0.4보다 큰 무기섬유.
  30. 제20항에 있어서,
    CaO, MgO, Na2O 및 BaO 중에서 선택된 하나 이상의 임의성분을 더 포함하되, 상기 하나 이상의 임의성분의 함량과 K2O의 함량의 합산이 18중량%보다 큰 무기섬유.
  31. 제20항에 있어서,
    하기 조성을 갖는 무기섬유:
    Al2O3 10 - 50몰%
    K2O 12 - 40몰%
    SiO2 30 - 80몰%
    이때, SiO2 ＋ Al2O3 ＋ K2O ≥ 80몰%.
  32. 제31항에 있어서,
    하기 조성을 갖는 무기섬유:
    Al2O3 15 - 40몰%
    K2O 15 - 30몰%
    SiO2 40 - 60몰%
    이때, SiO2 ＋ Al2O3 ＋ K2O ≥ 90몰%.
  33. 제32항에 있어서,
    상기 Al2O3의 양은 25-35몰%인 무기섬유.
  34. 제20항에 있어서,
    상기 SiO2의 양은 52몰% 미만인 무기섬유.
  35. 제21항에 있어서,
    상기 SiO2의 양은 52몰% 미만인 무기섬유.
  36. 제22항에 있어서,
    상기 SiO2의 양은 52몰% 미만인 무기섬유.
  37. 제20항 내지 제36항 중의 어느 한 항에 의한 무기섬유를 포함하는 열절연체.
  38. 제37항에 있어서,
    상기 열절연체는 블랭킷의 형태인 열절연체.
  39. 제20항 내지 제36항 중의 어느 한 항에 의한 무기섬유를 포함하는 매스틱.
  40. 제20항 내지 제36항 중의 어느 한 항에 의한 무기섬유를 포함하는 복합체 물질.
  41. 제20항 내지 제36항 중의 어느 한 항에 의한 무기섬유를 포함하는 촉매체용 담지구조체.
  42. 제20항 내지 제36항 중의 어느 한 항에 의한 무기섬유를 포함하는 마찰재.
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