(57)【要約】  本発明は、製鉄工程の副産物を用いた無機繊維及びその製造方法に関するものであり、より詳細には、繊維本体は、鋼の製造工程中に発生したスラグを配合して製造され、上記繊維本体は、２０〜６０重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、５〜３０重量％の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、１〜５重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１５〜４０重量％のカルシウム酸化物（ＣａＯ）、及び１５〜３５重量％のマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）を含有する無機繊維、ならびにその製造方法に関する。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
繊維本体は、鋼の製造工程中に発生したスラグを配合して製造され、
前記繊維本体は、２０〜６０重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、５〜３０重量％の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、１〜５重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１５〜４０重量％のカルシウム酸化物（ＣａＯ）、及び１５〜３５重量％のマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）を含有する、無機繊維。
【請求項２】
前記スラグは、フェロニッケルスラグ、転炉スラグ、脱燐炉スラグ、高炉スラグ、高マンガン鋼スラグ、製鋼スラグ、及び電気炉スラグの少なくともいずれか一つを含む、請求項１に記載の無機繊維。
【請求項３】
前記繊維本体は、前記スラグの量が繊維本体の全量に対して７０重量％以上である、請求項１に記載の無機繊維。
【請求項４】
前記繊維本体は、カレットをさらに含む、請求項１に記載の無機繊維。
【請求項５】
前記繊維の平均直径は５μｍ〜５０μｍの範囲である、請求項１に記載の無機繊維。
【請求項６】
鋼の製造工程中に発生したスラグを用意する過程と、
前記スラグの組成を測量し、組成比を２０〜６０重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、５〜３０重量％の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、１〜５重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１５〜４０重量％のカルシウム酸化物（ＣａＯ）、及び１５〜３５重量％のマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）を含むように制御した配合物を製造する過程と、
前記配合物を溶融させる過程と、
溶融物を繊維状に繊維化する過程と、
を含む、無機繊維の製造方法。
【請求項７】
前記スラグは、フェロニッケルスラグ、転炉スラグ、脱燐炉スラグ、高炉スラグ、高マンガン鋼スラグ、製鋼スラグ、及び電気炉スラグの少なくともいずれか一つを含む、請求項６に記載の無機繊維の製造方法。
【請求項８】
前記溶融させる過程は、電気炉、水素エネルギー、及びブラウンガスからなるグループから選択される少なくとも一つを用いて行われる、請求項６に記載の無機繊維の製造方法。
【請求項９】
前記溶融させる過程は、１３００℃〜１６５０℃の温度範囲で行われる、請求項６に記載の無機繊維の製造方法。
【請求項１０】
前記繊維化する過程は、溶融した原料が入槽される容器が回転して紡糸方式で行われる、請求項６に記載の無機繊維の製造方法。
【請求項１１】
巻き取りのためのワインダーの回転速度は、５ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍである、請求項１０に記載の無機繊維の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、製鉄工程の副産物を用いた無機繊維及びその製造方法に関し、鋼の製造工程で副生するスラグなどの副産物を原料とし、各種材料に使用される無機繊維を製造することに関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、自動車産業は、世界的に二酸化炭素の低減に関する各種規制が増加し、且つ燃料効率性への要求が高まるにつれて、既存のプラスチック部品を軽量化するための努力はもちろん、金属部品をプラスチック複合材に代替するといった車両の軽量化に関する多くの研究開発を進めている。特に、世界各国では、地域ごとに自動車排気ガスの排出量及び二酸化炭素の排出に対する規制と自動車燃費に対する新たな目標を設定することにより、自動車の軽量化に向けた強い意志を表明している。このような政策は当初、２０２０年を目標に推進していたが、２０１６年に繰り上げることで、自動車の軽量化を通じた環境汚染問題の解決と効率性向上を目的に複合材の開発に積極的に参加しようという世界各国の意志を示している。これにより、韓国政府でも自動車燃費を改善するための新しい方向とガイドラインを２００９年６月に提示し、今後５年間の間に約１，５００億ウォンの研究開発費を投入して、自動車燃費を毎年５％ずつ改善するという計画を立てた。
【０００３】
自動車部品の主要複合材であるＬＦＴ（Ｌｏｎｇ  Ｆｉｂｅｒ  Ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｄ  Ｔｈｅｒｍｏｐｌａｓｔｉｃ）は、ドアモジュール、ＦＥＭ（Ｆｒｏｎｔ  Ｅｎｄ  Ｍｏｄｕｌｅ）、ＩＰ（Ｉｎｓｔｒｕｍｅｎｔ  Ｐａｎｅｌ）など様々なところに適用されている。その理由は、原油価格の急騰によるエネルギー危機により、自動車の軽量化に対する要求が大きく増加したことと、生産性を高めると共に軽量化を図る材料としてＬＦＴが大きな期待を集めたためである。産業では、相対的に安価なポリプロピレンを基材として使用し、長繊維を補強材として用いた長繊維補強熱可塑性複合材に関する多くの研究を行っている。代表的なものがＬＦＴであり、自動車産業でエンジニアリングプラスチック、熱硬化性材料、及び一部金属部品を代替することができる理想的な技術として注目されている。
【０００４】
複合材の物性は様々な因子によって影響を受ける。そのうちの一つが補強用繊維の長さである。ＬＦＴは、その単語から分かるように、ペレット（Ｐｅｌｌｅｔ）内の補強繊維の長さは約８ｍｍから１２ｍｍを維持し、射出成形が可能な材料である。従来の繊維複合材においてペレット内の繊維の長さが２ｍｍ以下であることと比較してみると、補強繊維の長さが約４倍から６倍程度長く、これにより、最終射出後、物性補強に大きな影響を与えるようになる。将来は様々なエンジニアリングプラスチックを基材として環境にやさしいバイオ繊維などを用いた補強材の開発が不可欠である。しかし、かかる機械的、物理的物性に優れるにもかかわらず、製造コストがガラス繊維に比べて１０倍以上高いため、利用分野が限定されている。
【０００５】
一方、製銑、製鋼工程などで発生するスラグは、年間１，７００万トンであり、ほとんどがセメント及び塗料材として使用されている。かかるスラグの高付加価値化のための研究は持続的に行われており、製鉄副産物又は産業廃棄物を用いたガラス繊維に対する研究も、今後の無機質繊維市場の急速な成長に対応する上で十分な価値があると判断される。産業廃棄物を用いた複合材の活用は、韓国内では初めての提案であり、玄武岩とその構成成分が類似していることから、バサルト繊維と類似の物性を有することができると判断される。玄武岩を用いてガラス繊維を製造する場合、韓国内では現在、全量を高値で輸入しており、大量消費による資源不足、採取過程で発生する環境破壊といった環境問題などが問題点として生じることがある。したがって、製造コストのうち高い原価を占める玄武岩の代わりに、鉄鋼副産物であるスラグを使用することにより、新たな再資源化方法を提示する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
したがって、本発明の一側面は、製鉄工程の副産物を用いた無機繊維を提供することである。
【０００７】
本発明の他の側面は、製鉄工程の副産物を用いた無機繊維の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一見地によると、繊維本体は、鋼の製造工程中に発生したスラグを配合して製造され、上記繊維本体は、２０〜６０重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、５〜３０重量％の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、１〜５重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１５〜４０重量％のカルシウム酸化物（ＣａＯ）、及び１５〜３５重量％のマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）を含有する、無機繊維が提供される。
【０００９】
上記スラグは、フェロニッケルスラグ、転炉スラグ、脱燐炉スラグ、高炉スラグの少なくともいずれか一つを含むことが好ましい。
【００１０】
上記繊維本体は、上記スラグの量が繊維本体の全量に対して７０重量％以上であることが好ましい。
【００１１】
上記繊維本体はカレットをさらに含むことが好ましい。
【００１２】
上記繊維の平均直径は５μｍ〜５０μｍの範囲であることが好ましい。
【００１３】
本発明の他の見地によると、鋼の製造工程中に発生したスラグを用意する過程と、上記スラグの組成を測量し、組成比を２０〜６０重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、５〜３０重量％の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、１〜５重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１５〜４０重量％のカルシウム酸化物（ＣａＯ）、及び１５〜３５重量％のマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）を含むように制御した配合物を製造する過程と、上記配合物を溶融させる過程と、溶融物を繊維状に繊維化する過程と、を含む、無機繊維の製造方法が提供される。
【００１４】
上記スラグは、フェロニッケルスラグ、転炉スラグ、脱燐炉スラグ、高炉スラグ、高マンガン鋼スラグ、製鋼スラグ、及び電気炉スラグの少なくともいずれか一つを含むことが好ましい。
【００１５】
上記溶融させる過程は、電気炉、水素エネルギー、及びブラウンガスからなるグループから選択される少なくとも一つを用いて行われることが好ましい。
【００１６】
上記溶融させる過程は、１３００℃〜１６５０℃の温度範囲で行われることが好ましい。
【００１７】
上記繊維化する過程は、溶融した原料が入槽される容器が回転して紡糸方式で行われることが好ましい。
【００１８】
巻き取りのためのワインダーの回転速度は、５ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍであることが好ましい。
【００１９】
上記紡糸方法で繊維化する過程が行われる場合、溶融した配合物の粘度は、１５００度（℃）を基準に０超８００ｐｏｉｓｅ以下の範囲であることが好ましい。
【００２０】
上記紡糸方式で繊維化する過程が行われる場合、紡糸時のノズルによる放出圧力は３ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲であることが好ましい。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による無機繊維の製造方法によると、粘性が低い組成を採用することにより、流動的に繊維を引き出すことができ、ブッシング孔の目詰まりを防止し、非晶質で繊維を製造することができる。さらに、本発明によると、副産物により発生したスラグを用いることで原料のコストを節減することができ、且つ産業副産物を用いた環境にやさしい工程を確立することができる。
【００２２】
本発明による無機繊維の製造方法によると、粘性が低い組成を採用することにより、流動的に繊維を引き出すことができ、ブッシング孔の目詰まりを防止し、非晶質で繊維を製造することができる。さらに、本発明によると、副産物により発生したスラグを用いることで原料のコストを節減することができ、且つ産業副産物を用いた環境にやさしい工程を確立することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の含量による溶融配合物の粘度を示したものである。
【図２】二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の含量による溶融配合物の粘度を示したものである。
【図３】鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）の含量による溶融配合物の粘度を示したものである。
【図４】カルシウム酸化物（ＣａＯ）の含量による溶融配合物の粘度を示したものである。
【図５】マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）の含量による溶融配合物の粘度を示したものである。
【図６】実施例で使用された例示的な装置を図式的に示したものである。
【図７】実施例で製造された例示的なスラグ繊維を示したものである。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の好適な実施形態を説明する。しかし、本発明の実施形態は、様々な他の形態に変形されることができ、本発明の範囲が以下に説明する実施形態に限定されるものではない。
【００２５】
本明細書全体において、ある部分がある構成要素を「含む」とするとき、これに特別に反対の記載がない限り、他の構成要素を除外する意味ではなく、他の構成要素をさらに含むことができることを意味する。
【００２６】
本発明によると、鋼の製造工程で副生するスラグなどの副産物を原料とした無機繊維が提供される。かかる無機繊維は、各種建築物の内外装材などに使用されることもできる。
【００２７】
このとき、繊維を製造するための配合物は、各種スラグなどを粉末状につくり、設定された成分比で原料を配合して製造することができる。
【００２８】
スラグは、鉄鉱石、石炭、石灰石などの天然資源から鉄鋼製品を製造する過程で副産物として生成された物質であって、本発明に使用されるスラグは、特に制限されるものではないが、例えば、鉄とニッケルの合金製造工程で副生するフェロニッケルスラグ、転炉で溶銑を鋼鉄に精錬する製鋼工程で副生する転炉スラグ、高級鋼の一種である極低炭素鋼を製造するために脱燐及び脱炭の機能を行う脱燐炉の製造工程で副生する脱燐炉スラグ、高炉、ファイネックス（Ｆｉｎｅｘ）溶融炉など、溶鉱炉で溶銑を製造しながら副生する高炉スラグ、高マンガン鋼スラグ、製鋼スラグ、電気炉スラグなどを使用することができる。
【００２９】
各種スラグの主な化学組成は、次のような範囲を有する。
【００３０】
一般に、フェロニッケルスラグの成分は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が４５〜５５重量％、鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）が７〜１５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が１〜５重量％、カルシウム酸化物（ＣａＯ）が０〜５重量％、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）が２５〜３５重量％を含む。転炉スラグの成分は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が５〜１５重量％、鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）が２５〜３５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が０〜５重量％、カルシウム酸化物（ＣａＯ）が４０〜５０重量％、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）が５〜１５重量％を含む。脱燐炉スラグの成分は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が１５〜２５重量％、鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）が４５〜５５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が０〜１０重量％、カルシウム酸化物（ＣａＯ）が５〜２０重量％、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）が１〜５重量％を含む。高炉スラグの成分は、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が３０〜４０重量％、鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）が１〜５重量％、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）が１０〜２０重量％、カルシウム酸化物（ＣａＯ）が５〜２０重量％、マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）が５〜２０重量％を含む。
【００３１】
また、各種スラグは、主要な成分に加えて、その他の成分もしくは不純物などが不可避に含有される成分として、フッ素（Ｆ）、五酸化リン（Ｐ２Ｏ５）、酸化クロム（Ｃｒ２Ｏ３）、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化銅（ＣｕＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化ストロンチウム（ＳｒＯ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、五酸化ニオブ（Ｎｂ２Ｏ５）、硫黄（Ｐ）、炭素（Ｃ）などを含むことができる。
【００３２】
より詳細に、本発明の無機繊維は、繊維本体は鋼の製造工程中に発生したスラグを配合して製造され、上記繊維本体は、２０〜６０重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、５〜３０重量％の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、１〜５重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１５〜４０重量％のカルシウム酸化物（ＣａＯ）、及び１５〜３５重量％のマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）を含有するものである。より好ましくは、上記繊維本体は、２０重量％以上〜６０重量％未満の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、１５重量％超〜３０重量％以下の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、１〜５重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１５重量％超〜４０重量％以下のカルシウム酸化物（ＣａＯ）、及び１５重量％超〜３５重量％以下のマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）を含有するものである。
【００３３】
本発明の無機繊維製造時の上記繊維本体は、上記スラグの量が繊維本体の全量に対して７０重量％以上であることが好ましい。
【００３４】
本発明の繊維本体において、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）が２０重量％未満含まれると、製品の製造過程中もしくは製造過程後に製品にクラックが発生し、６０重量％を超えて含まれると、製品にガラス質が多量に含有されて強度が低下することがある。一方、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の含量が増加するにつれて粘度が上昇する傾向があるが、二酸化ケイ素は、スラグ中でネットワークを形成する役割を果たすため、二酸化ケイ素の含量が不十分である場合、ガラス構造のネットワーキングが容易でない。したがって、好ましくは２０重量％以上〜６０重量％未満の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）を含み、ＮＢＯ（ｎｏｎ−ｂｒｉｄｇｉｎｇ−ｏｘｙｇｅｎ）の数を３前後に維持できるようにすることが好ましい。このような本発明の含量範囲の場合、十分な構造のネットワーキング（ｎｅｔｗｏｒｋｉｎｇ）の形成により、切れない長繊維を製造することができる。
【００３５】
酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は、組成物の溶融点を低減する機能を果たし、組成物が溶融状態であるときには粘度と密接な関係がある。実際に、スラグには微量とはいえアルミナが含まれており、ガラス質が網目構造を十分に造成することができるようにＡｌ２Ｏ３がＳｉＯ２の補充役割を果たすことができるようにするために、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は１重量％以上含まれることが好ましい。但し、５重量％を超えると、組成物の溶融点を低減させにくく組成物の溶融が困難となり、粘度が上昇して製品に変形が発生する。したがって、好ましくは、組成物の全体組成中において酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）は１〜５重量％含有されることがよい。
【００３６】
カルシウム酸化物（ＣａＯ）とマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）の重量の範囲は、組成物の酸度を制御する。カルシウム酸化物（ＣａＯ）が４０重量％を超えて多量に含有されると、製造工程中もしくは製造工程後に製品にクラックが発生したり破壊され、１５重量％未満含有されると、製品に変形をもたらす。マグネシウム酸化物（ＭｇＯ）も同様に、３５重量％を超えて多量に含有されると、製造工程中もしくは製造工程後に製品にクラックが発生したり破壊され、１５重量％未満含有されると、製品に変形をもたらす。
【００３７】
鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）は、核生成のための接種剤としての機能を果たし、製品の強度と密接な関係がある。鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）が１０重量％未満含まれると、核生成が不十分となり、３０重量％超えて含まれると、製造過程中もしくは製造過程後に製品にクラックが発生する。但し、鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）は含量が減少するにつれて粘度を上昇させるため、好ましくは１５重量％超〜３０重量％以下の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）を含む。
【００３８】
上記成分の配合物は、鋼の製造工程で副生する各種スラグを粉末状につくり、設定された重量比及び組成比となるように配合されて製作されることができる。
【００３９】
上記製鉄所で副産物として発生するスラグをトーピードカーなどを利用して溶融状態に移動させる際に適用されるスラグは、製銑及び製鋼スラグの他に製鉄所で発生するあらゆるスラグをすべて含むことができる。また、上記スラグを用いるときに、より向上した強度及び操業条件を満たすために、一部の酸化物などを添加することもできる。
【００４０】
さらに、本発明の無機繊維を製造するための配合物の組成を本発明の範囲内に調節するために、必要に応じて、本発明の組成繊維本体はカレット及び／又は共に産業副産物をさらに含むことができる。
【００４１】
本発明によって獲得される上記繊維の平均直径は５μｍ〜５０μｍの範囲であることができ、好ましくは１０μｍ〜４０μｍの範囲のものである。
【００４２】
本発明の他の見地によると、上述の本発明の無機繊維を製造するための製造方法が提供され、より詳細に本発明の無機繊維の製造方法は、鋼の製造工程中に発生したスラグを用意する過程と、上記スラグの組成を測量し、組成比を２０〜６０重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、５〜３０重量％の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、１〜５重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１５〜４０重量％のカルシウム酸化物（ＣａＯ）、及び１５〜３５重量％のマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）を含むように制御した配合物を製造する過程と、上記配合物を溶融させる過程と、溶融物を繊維状に繊維化する過程と、を含むものである。
【００４３】
上記スラグを用意する過程については、上記本発明の無機繊維について上述したように、上記スラグは、フェロニッケルスラグ、転炉スラグ、脱燐炉スラグ、高炉スラグ、高マンガン鋼スラグ、製鋼スラグ、及び電気炉スラグの少なくともいずれか１つを含むものであることができ、これに特に制限されるものではない。
【００４４】
より詳細には、まず鋼の製造工程中に発生したスラグなどを１００℃以上で十分に乾燥させた後、粉砕機を使用してそれぞれ粉末状に各種原料を用意することができる。例えば、各種スラグを磁気質ボールミル（Ｂａｌｌ  ｍｉｌｌ）で所定粒度（例えば、５ｍ／ｍ以内）まで粉砕してそれぞれ粉末状を有するように用意することができる。また、必要に応じて、造核剤である接種剤（ＴｉＯ２、Ｆｅ２Ｏ３、Ｎａ２Ｏ、Ｋ２Ｏ）も所定粒度（例えば、５ｍ／ｍ）まで粉砕して粉末状に用意することができる。
【００４５】
粉末状に用意された各種原料を測定し、組成比を制御する。例えば、全体組成物の重量比のうち各種スラグの粉末が７０％以上となるように準備することができ、同時に上記無機繊維について上述した組成比を有するように各原料を制御する。
【００４６】
その後、組成比の制御が完了した各種原料を配合する。例えば、粉末状にそれぞれ用意された各種スラグなどを混練機の内部に投入し、上述の基本的な配合割合で配合することができる。また、必要に応じて粉末状に用意された各種スラグ、廃耐火物、接種剤を共に混練機の内部に投入して配合することができる。
【００４７】
配合物が用意されると、組成物を溶解炉に装入し、組成物の完全溶融温度まで溶解炉を昇温して完全溶融させる。例えば、本発明の上記溶融させる過程は、１３００℃〜１６５０℃の温度で行われることができ、完全溶融のための温度は、組成物の溶融点よりも約１０℃〜１００℃高いことが好ましい。ここで、完全溶融温度を決定するために、組成物の構成をなす各種スラグの溶融点に基づいて類推することができる。例えば、フェロニッケルスラグの溶融点は１４１２℃、転炉スラグの溶融点は１３８２℃、高炉スラグの溶融点は１３６４℃である。
【００４８】
一方、上記溶融させる過程は、電気炉、水素エネルギー、及びブラウンガスからなるグループから選択される少なくとも一つを用いて行うことができる。例えば、上記スラグをトーピードカーで連続繊維製造装備に移送する際に、溶融スラグの形態に維持されることもでき、一部凝固したスラグは、電気炉、水素エネルギー、及びブラウンガスなどを使用して溶融させる過程を通じて全体的に溶融することができる。このときに使用されるブラウンガスは、水の電気分解時に発生するあらゆるガスを含むことができる。
【００４９】
その後、組成物が完全に溶融した溶融物は、容器に入槽されて繊維状に繊維化する過程が行われる。ここで、繊維化方法としては引抜方法と紡糸方法などを用いることができる。例えば、本発明の上記繊維化する過程は、例えば、溶融した原料が入槽される容器が回転して紡糸方式で行われることができる。
【００５０】
このとき、例示的に使用されることができる容器は、タンディッシュ、レードルなどと同一の材質の容器であり、容器内に溶融物を入槽させて繊維化過程を行うことができる。
【００５１】
紡糸方式で繊維化が行われる場合、容器の側面から内部まで貫通される多数のノズル孔を備え、容器が回転運動すると、容器内の溶融物はノズル孔を介して紡糸されて繊維化が行われるようにすることができる。
【００５２】
ここで、長繊維を巻き取るためのワインダーの回転速度は５ｒｐｍ〜２０００ｒｐｍを維持することができる。回転速度が５ｒｐｍ未満の場合、繊維が製造されないという問題があり、２０００ｒｐｍを超える場合は、繊維が途中で切れるという問題がある。
【００５３】
上記紡糸方法で繊維化する過程が行われる場合、例えば、上記移送された溶融物がブッシング工程を通じて紡糸されるときに、溶融した配合物の粘度は１５００度（℃）を基準に０超８００ｐｏｉｓｅ以下の範囲であることが好ましい。粘度の範囲が８００ｐｏｉｓｅを超える場合には、粘性が高すぎて溶融物の流動性が円滑にならず、繊維が製造されないという問題がある。
【００５４】
一方、上記紡糸方法で繊維化する過程が行われる場合、紡糸時のノズルを介した放出圧力は３ｋＰａ〜３０ｋＰａの範囲であることが好ましく、上記溶融組成の紡糸時にノズルを介した放出圧力が一定となるよう圧縮空気で圧力を制御することができる。上記圧力が３ｋＰａ未満の場合には、繊維がノズルを介して紡糸されないという問題があり、３０ｋＰａを超える場合には、繊維が切れたり繊維の太さが一定にならないという問題がある。
【００５５】
紡糸方式で繊維化が行われる場合、容器の下面に一つ以上のノズル孔を備え、容器の下側方向に離隔させて回転容器を位置させる。また、溶融物が容器に備えられたノズル孔を介して落下排出されるときに回転する回転容器内の溶融物は、回転容器に備えられた鋸歯状の突出部によって紡糸されて繊維化が行われることができる。
【００５６】
また、繊維の引抜方法は特定の方法に限定されず、水平回転運動方式、垂直回転運動方式、押出方式、溶融物に気体を注入する方式など、様々に変形された方式で繊維化を行うことができる。
【００５７】
また、容器内に完全溶融した組成物を流入させる前の所定時間にガス清浄過程、即ち、ガスを排出させる段階が含まれることができる。
【００５８】
また、繊維化過程で容器内に完全溶融した組成物を流入させる前に、各種形状の容器を所定の温度に予熱して用意する段階が含まれることができる。これにより、各種形状の容器内に流入する完全溶融した組成物の温度と、各種形状の容器の表面温度との差で、各種形状の容器で繊維化する繊維が急冷されて断線される現象が発生することを防止することができる。
【００５９】
本発明は、実際に無機繊維を製造するために最も重要な物性の一つである粘性及び界面張力を制御したものであり、溶融配合物の粘性が低いときにブッシング孔に目詰まりが生じることなく、非晶質で引き出すことができ、より流動的に繊維を引き出すことができるという利点がある。本発明によると、ブッシングを介して繊維を引き出すときに繊維が切れたり、ショット（ｓｈｏｔ、一部がかたまった塊）が発生するなどの問題を解決することができる。
【００６０】
以下、具体的な実施例を挙げて本発明をより具体的に説明する。下記実施例は、本発明の理解を助けるための例示に過ぎず、本発明の範囲がこれに限定されるものではない。
【００６１】
実施例
１．無機繊維の製造
転炉スラグとフェロニッケルスラグを１：１の重量比で配合し、配合物を１４８０℃の温度で溶融して液状につくった。
【００６２】
この時、上記配合物の組成は、２０〜６０重量％の二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、５〜３０重量％の鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、１〜５重量％の酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、１５〜４０重量％のカルシウム酸化物（ＣａＯ）、及び１５〜３５重量％のマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）の範囲内で制御し、かかる組成を獲得する過程でカレットを必要に応じて使用して配合した。
【００６３】
上記溶融した配合物を１０ｋＰａの圧力でブッシングノズルを介して放出させて紡糸した。るつぼブッシングは電気炉で直接加熱して、１５０℃のターゲット紡糸温度に制御した。
【００６４】
ブッシングの端にある溶融物を粘性値と融点に合わせて速度を制御して引き出して繊維の端をワインダードラムに付着させ、１２００ｒｐｍの速度で巻き取って一定の太さの繊維を製造した。このときに使用される例示的な装置を図６に示し、その結果として製造されたスラグ繊維を図７に示した。
【００６５】
本実施例を通じてスラグ及び産業副産物から無機繊維の製造が可能であることが確認できた。
【００６６】
２．組成による溶融状態配合物の粘度変化確認
上記１．の配合物の組成による溶融配合物の粘度変化を確認するために、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）、鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）、カルシウム酸化物（ＣａＯ）、及びマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）の含量を変化させながら、約１５００度（℃）の温度で粘度変化を測定した。
【００６７】
その結果を図１〜図５に示し、図１には酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）の含量による溶融配合物の粘度、図２には二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の含量による溶融配合物の粘度、図３には鉄酸化物（Ｆｅ２Ｏ３）の含量による溶融配合物の粘度、図４にはカルシウム酸化物（ＣａＯ）の含量による溶融配合物の粘度、そして、図５にはマグネシウム酸化物（ＭｇＯ）の含量による溶融配合物の粘度を示した。
【００６８】
以上、本発明の実施例について詳細に説明したが、本発明の権利範囲はこれに限定されるものではなく、請求の範囲に記載された本発明の技術的思想を逸脱しない範囲内で様々な修正及び変形が可能であることは、当技術分野における通常の知識を有する者にとっては自明である。
【符号の説明】
【００６９】
１  炉（ｆｕｒｎａｃｅ）
２  ブッシング（ｂｕｓｈｉｎｇ）
３  ワインダー（ｗｉｎｄｅｒ）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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