KR100213720B1 - 초고온 저분진용 단열재 및 그 제조방법 - Google Patents
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Abstract
초고온 저분진용 단열재 및 그 제조방법이 개시되어 있다. 여기에 개시된 초고온 저분진용 단열재는 벌크상의 카본섬유와, 상기 벌크 카본섬유의 표면상에 형성된 카본 또는 그라파이트층과, 그리고 상기 카본 또는 그라파이트층의 표면상에 형성된 탄화규소 코팅층을 포함한다. 또한, 본 발명의 단열재의 제조방법은 카본섬유를 준비하는 단계, 상기 카본섬유를 압착하여 벌크상으로 제조하는 단계, 상기 벌크 카본섬유의 표면에 카본 또는 그라파이트층을 형성시키는 단계, 및 상기 카본 또는 그라파이트층의 표면에 탄화규소를 코팅하는 단계를 포함한다. 따라서 본 발명의 단열재를 1300℃ 이상의 초고온의 노에 적용시키게 되면 초고온의 열원에 의한 단열재의 균열로 인해 분진이 발생되는 것을 최대로 억제시킬 뿐만 아니라 단열효율을 극대화시키므로 궁극적으로 노 내부의 청정도를 유지시킬 수 있다.
Description
본 발명은 초고온 저분진용 단열재 및 그 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 상세하게는 1300℃ 이상의 초고온의 노에 적용시킬 경우 단열재의 균열로 인한 분진의 발생을 최대로 억제시켜 노(furnace) 내부의 청정도를 유지시킬 수 있는 초고온 저분진용 단열재 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 단열재는 금속재료를 열처리하기 위한 열처리 노, 알루미늄 제련용 전해로(electrolytic furnace) 등의 내부에 설치되어 열손실을 차단하면서 노 내부의 온도를 유지하기 위한 것으로, 이러한 단열재는 노 내부의 청정도를 유지하기 위해 분진의 발생이 억제될 필요가 있다.
종래의 경우, 이러한 단열재로는 유리섬유(glass fiber)계 단열재가 주로 사용되었으나, 그러한 유리섬유계 단열재는 약 1000℃까지는 어느 정도 사용될 수 있으나 분진발생이 쉽고 1300℃ 이상의 초고온에서는 단열재에 균열이 생겨 분진이 발생되므로 더 이상 사용할 수 없는 단점이 있었다.
이러한 유리섬유계 단열재의 단점을 보강하기 위해 개발된 단열재로는, 도 1에 도시된 바와 같이 카본 또는 그라파이트(graphite, 1)의 표면에 탄화규소(SiC, 2) 코팅만이 형성된 구조로 되어 있으며 그 용도에 따라 여러 가지 형상으로 제조하여 각종 노에 적용시켜 사용되었다.
이와같이 그라파이트나 카본의 표면에 탄화규소가 코팅된 단열재는 이미 여러개의 특허에 개시되어 있는데, 그러한 특허들의 예로는 미합중국 특허 제 3,591,243호, 제 3,634,116호 및 제 4,221,831호, 영국특허 제 1,118,056호 및 제 2,122,179호 등이 있다.
그러나, 이러한 특허들에 개시된 단열재는 카본 또는 그라파이트의 표면에 탄화수소를 코팅시켜 제조된 단열재로서, 유리섬유계 단열재에 비해 단열효과는 우수하나 1300℃ 이상의 초고온에서 여전히 균열이 발생되어 분진을 발생시키기 때문에 노 내부의 청정도를 유지할 수 없는 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 벌크상의 카본섬유의 표면에 카본 또는 그라파이트층을 형성시키고 상기 카본 또는 그라파이트층의 표면에 탄화규소 코팅층을 생성시켜 초고온의 열원에 의해 노 내부에서 발생되는 분진을 극소량으로 줄일 수 있을 뿐만 아니라 단열효과를 극대화시킬 수 있는 초고온 저분진용 단열재를 제공하는데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 상술한 초고온 저분진용 단열재를 제조하는 방법을 제공하는데 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 초고온 저분진용 단열재는,
벌크상의 카본섬유와;
상기 벌크 카본섬유의 표면상에 형성된 카본 또는 그라파이트층과; 그리고
상기 카본 또는 그라파이트층의 표면상에 형성된 탄화규소 코팅층을 포함한다.
한편, 본 발명의 초고온 저분진용 단열재의 제조방법은,
카본섬유를 준비하는 단계;
상기 카본섬유를 압착하여 벌크상으로 제조하는 단계;
상기 벌크 카본섬유의 표면에 카본 또는 그라파이트층을 형성시키는 단계; 및
상기 카본 또는 그라파이트층의 표면에 탄화규소를 코팅하는 단계를 포함한다.
도 1은 종래의 기술에 따른 단열재의 단면도,
도 2는 본 발명에 따른 초고온 저분진용 단열재의 단면도.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1, 10 : 카본 또는 그라파이트층 2, 20 : 탄화규소 코팅층
30 : 카본섬유
이하, 본 발명의 단열재와 그 제조방법을 첨부된 도면을 참조하여 좀 더 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
첨부도면 도 2는 본 발명에 따른 초고온 저분진용 단열재의 단면도로서, 도면중 부호 10은 카본 또는 그라파이트층, 20은 탄화규소층, 30은 카본섬유이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 초고온 저분진용 단열재는,
벌크상의 카본섬유(30)와;
상기 벌크 카본섬유(30)의 표면상에 형성된 카본 또는 그라파이트층(10)과; 그리고
상기 카본 또는 그라파이트층(10)의 표면상에 형성된 탄화규소 코팅층(20)을 포함하는 것에 특징이 있다.
한편, 이러한 본 발명의 초고온 저분진용 단열재의 제조방법을 설명하면 다음과 같다.
먼저 카본섬유를 준비한 다음, 그 카본섬유를 벌크상의 형태로 압착한다. 이때 카본섬유의 압착공정은 통상의 압착방법에 의해 수행될 수 있으나, 바람직하기로는 일축가압공정 또는 등방가압공정에 의해 수행된다.
이러한 벌크상의 카본섬유의 표면에 카본 또는 그라파이트층을 형성시킨다.
최종적으로, 상기 카본 또는 그라파이트층의 표면에 탄화규소를 코팅하여 본 발명의 초고온 저분진용 단열재의 제조공정을 완료한다. 이때 상기 탄화규소 코팅공정은 탄화규소와 이산화규소의 혼합분말에 상기 카본 또는 그라파이트가 표면상에 적층된 벌크 카본섬유를 묻고 불활성 분위기에서 약 1800∼2000℃의 고온으로 반응시키는 것에 의해 수행된다.
상기와 같은 방법에 의해 제조된 본 발명의 초고온 저분진용 단열재는 외부에 코팅된 탄화규소층에 의해 초고온에서도 균열이 발생되지 않으므로 분진의 발생이 억제되며 내부의 카본섬유에 의하여 단열효율을 극대화시킬 수 있는 것이다.
그러므로, 본 발명의 방법으로 제조된 단열재를 1300℃ 이상의 초고온의 노내에 위치시켜 단열재로 사용할 경우, 초고온의 열원에 의한 단열재의 균열로 인해 분진이 발생되는 것을 최대로 억제시킬 뿐만 아니라 단열효율을 극대화시킴으로써 노 내부의 청정도를 유지시킬 수 있는 잇점이 있다.
이상에서는 본 발명의 특정의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 특허청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형실시가 가능할 것이다.
Claims (4)
- 벌크상의 카본섬유와;상기 벌크 카본섬유의 표면상에 형성된 카본 또는 그라파이트층과; 그리고상기 카본 또는 그라파이트층의 표면상에 형성된 탄화규소 코팅층을 포함하는 초고온 저분진용 단열재.
- 카본섬유를 준비하는 단계;상기 카본섬유를 압착하여 벌크상으로 제조하는 단계;상기 벌크 카본섬유의 표면에 카본 또는 그라파이트층을 형성시키는 단계; 및상기 카본 또는 그라파이트층의 표면에 탄화규소를 코팅하는 단계를 포함하는 초고온 저분진용 단열재의 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 카본섬유의 압착공정이 일축가압공정 또는 등방가압공정에 의해 수행되는 것을 특징으로 하는 초고온 저분진용 단열재의 제조방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 탄화규소 코팅공정은 탄화규소와 이산화규소의 혼합분말에 상기 카본 또는 그라파이트가 표면상에 적층된 벌크 카본섬유를 묻고 불활성 분위기에서 1800∼2000℃의 고온으로 반응시키는 것으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 초고온 저분진용 단열재의 제조방법.
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