KR100385636B1 - 포말기포가 혼련된 금고 내화물의 제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 금고용 내화물에 관한 것으로, 종래에는 금고의 내화층에 사용하는 내화재를 제조할 때 보수제로서 알루미늄 파우더 발포제를 사용함으로서 내화물 을 금고 내부에 주입하면 내부압력으로 인한 금고의 변형이 일어나므로 이를 방지하기 위하여 지지대 와 비닐커버등을 설치, 제거하는 번거러움이 따르게 되고, 잔류된 발포제는 제품 출고후, 재발포하여 금고의 형체를 변형시키는 문제점이 있게되었다.

본 발명은 원료 저장탱크(40)에서 적량의 점도조절제, 경화조절제, 부식방지제를 혼합한 금고용 내화물 슬러리에 동, 식물성 기포제를 배합시키고, 이를 원료 공급구(18)를 통해 구슬모양의 구체(20)로 꽉 채워진 기포기(10) 내부에 공급한 다음, 조정밸브(60)와 연계되는 에어 공급관(50)의 주입구(5)에 의해 공급되는 압축 공기로 배합된 내화물 슬러리를 구체(20)의 틈 사이로 브로잉시키는 방법을 통해 포말기포를 혼련시키고, 이 혼련된 포말기포는 다수의 기포기(10)를 연속적으로 통과하여, 포말기포가 내화물 슬러리의 부피 대비 18∼300 중량% 되도록 충분히 혼련시킨 포말기포의 금고용 내화물을 제공하게되는 것으로, 본 발명의 금고용 내화물은 다량의 동,식물성 기포제에 의한 포말기포를 혼련하였으므로 자체적으로 경량화 효과를 거둘수 있으며, 유동성이 우수하여 내화물의 주입작업이 용이하여 단순기능의 소수의 인원으로 쉽게 연속작업을 수행할 수 있으므로 단위 시간당 대량생산이 가능하여 생산성 향상에 크게 기여할 수 있게 된다.

Description

포말기포가 혼련된 금고 내화물의 제조방법{ Manufacturing method of fire proof-material mixed with bubble }

본 발명은 금고(金庫)용 내화물(耐火物)의 제조방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 금고의 내화층 형성을 위하여 주입 경화시키는 내화물용 슬러리에 동,식물성 기포제를 배합시키고, 기포기내에서 압축공기로 블로잉하여 포말기포를 내화물의 슬러리에 혼련. 경화시켜 수많은 기공을 형성시키므로서 단열 성능을 향상시키고, 여러개의 기포기에 연속적으로 통과시켜 상기 포말기포가 충분히 혼련시킴을 특징으로 하는 금고용 내화물의 제조방법에 관한 것이다.. 종래의 금고용 내화물은 시멘트, 펄라이트등의 경량제와 유동화제에 물을 첨가하여 얻은 슬러리에 알루미늄 발포제를 첨가하여 사용하여 왔으나, 이 경우에는 발포량을 정확히 산출할 수 없을뿐만 아니라, 내부 압력으로 인한 금고 변형이 빈번히 발생하고, 특히 고온지대에서는 잔류하는 발포제가 재발포하여 불량품의 발생이 빈번하였다.

본 발명에서는 금고용 내화물 주입시 내부압력으로 인하여 금고가 변형되거나, 손상되는 것을 방지하고, 내화물의 수축이나, 후 발포로 인한 불량 요인을 사전에 제거함으로써, 품질과 신뢰도를 향상시키는 금고용 내화물을 제공함에 있는 것이다. 그리고 본 발명에서는 금고 내화물용 슬러리에 별도의 경량제와 유동화제등을 첨가하지 않고, 동물성 또는 식물성 기포제를 첨가하여 기포 발생량을 증대시키고, 슬러리의 점도를 향상시켜 내화물의 침전을 방지하고, 내화물의 경화시간을 조절할 수 있게 한다..

일반적으로 내화물은 마그네시아, 알루미나등의 내화재를 소성, 소결하여 SK26 이상의 내화물을 얻는것이 바람직하나, 또한, 금고용 내화물은 열충격 등에 비교적 영향을 받지 않는 경제적인 원료로서, 시멘트에 기포를 형성시켜 사용하고 있다.

종래의 금고 내화물은 시멘트와 펄라이트, 질석등에 물(이하 시멘트에 가하는 물을 배합수라 함)을 가하여 슬러리화 하고, 유동성을 향상시키기 위하여 별도의 유동화제를 사용하며, 여기에 알루미늄 발포제를 첨가하여 금고의 내화층에 주입시켜, 알루미늄 파우더가 시멘트의 알칼리수와 반응하여 서서히 수소 가스를 방출하는 발포공정이 진행되고, 시멘트가 경화되어 조성물을 완성시킨다. 하지만 종래에는 금고 내화층에 주입하는 내화물의 발포량 부피를 정확하게 산출하는데 어려움이 있어, 내화물 주입작업에 많은 인력과 시간이 소요되는 문제점이 있었다.

이는 금고의 내화층에 내화물을 주입시, 먼저 금고가 변형되는 것을 방지하기 위해 지지대를 설치하고, 금고 표면이 손상되는 것을 방지할 수 있도록 주입구 주위에 비닐커버를 씌운 다음, 금고의 내화층에 내화물 슬러리를 주입하였다.그리하면 슬러리에 첨가된 알루미늄 발포제가 반응 발포하여 슬러리가 주입구까지 넘쳐흘러 경화가 될 때까지 기다리고 있다가 주입구로 넘쳐나오는 내화물 슬러리와 지지대 및 비닐커버를 하나 하나 제거하여야 한다. 그리고 알루미늄 발포방식에 의거 내화물은 알루미늄 발포제의 반응에 의해 완전분해가 이루어지지 않고 잔류된 상태로 경화되는 경우가 종종 있다. 이 경우, 완제품 금고를 고온지역으로 출고하였을 때, 내화물에 잔류되어 있는 알루미늄 발포제가 고온의 열에 의해 재차 발포를 하게되어 정상제품이 불량품으로 되는 경우가 발생한다.또한 종래에는 금고의 경량화를 위해서 펄라이트, 질석 등을 사용하며, 주입작업의 원활한 유동성을 얻기 위해 별도의 시멘트 유동화제를 사용 하므로, 원가상승 및 경화 지연으로 인한 작업시간의 연장, 내화물의 부식등으로 금고의 사용수명을 단축시키는 결과를 초래하는 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 종래의 문제점을 해소시키기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 금고의 내화층에 주입하는 내화물 주입작업시 금고가 변형, 손상되는 것을 방지하고, 불필요한 작업을 없애서 단순기능의 소수인원으로 대량 생산이 가능하고, 별도의 경량재 및 유동화제를 첨가하지 아니하고서도 유동성과 경량화를 충족시킬 수 있는 금고용 내화물을 제공함에 있는 것이다.또한 본 발명에서는 금고용 내화물의 수축이나 후 발포로 인한 불량 요인을 사전에 배제할 수 있게 하여, 품질과 신뢰도를 향상시킬 수 있는 금고 내화물을 제공함에 있는 것이다.그리고 본 발명에서는 금고용 내화물 슬러리에 별도의 경량제 및 유동화제 를 사용하지 아니하고, 포말기포를 혼련하여 내화물의 유동성과 경량화를 충분히 기할 수 있도록 한 금고 내화물의 제조방법을 제공함에 있는 것이다.

이하, 본 발명의 구성 및 효과를 보다 상세하게 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 발명에 따른 금고 내화물용 기포발생장치의 구성도,

도 2는 본 발명에 따른 기포기의 구성을 나타내는 예시도이다.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>10 : 기포발생장치 12 : 기포기

14 : 에어주입구 16 : 토출구

18 : 원료주입구 20 : 구 체(球 體)

40 : 원료저장탱크 42 : 원료공급관50 : 에어공급관 60 : 조정밸브

본 발명은 통상의 금고용 내화물인 시멘트 슬러리에 동, 식물성 기포제를 배합시키고, 기포발생장치에서 압축공기에 의하여 포말기포를 내화물 슬러리에 혼련 경화시켜 포말기포가 혼련된 금고 내화물을 제조함을 특징으로 하는 것이다.본 발명은 또한 슬러리 시멘트에 펄라이트, 질석등의 경화제와 유동화제를 첨가하지 않고, 적량의 점도조절제, 경화조절제 및 부식방지 기능을 갖는 성능개선제등을 첨가함으로써 내화물의 유동성과 경량화를 충분히 기할 수 있도록 하는 금고 내화물의 제조방법에 그 특징이 있는 것이다.

상기 내화물 슬러리는 시멘트에 배합수를 20∼60 중량% 첨가하여 구성되고, 상기 포말기포는 내화물 슬러리의 부피대비 18∼300 %로 구성된다.

이는, 시멘트에 배합수를 가하여 슬러리화 할 때 배합수의 량은 시멘트의 비중 3.5, 물의 비중 1 에 근거하여 시멘트의 중량비 배합수가 20 중량% 이하인 경우에는 슬러리의 점도가 높아져 작업의 어려움이 있고, 배합수가 60 중량% 이상이 되면 슬러리가 묽어져 임의의 형태를 갖는 조성물을 얻을 수 없게 된다. 그리고 슬러리에 포말기포를 혼련시킬 때, 포말기포의 량은 슬러리의 부피 대비 18 % 이하는 기포를 부여하는 의미가 없고, 300 % 이상일 때는 스폰지화로 되어 조성물의 형태 유지가 불가능하다는 것을 근거로 하였다.

동,식물성 기포제에 있어서는 동물성 기포제로는 단백질 추출물인 젤라틴을 들 수 있고, 식물성 기포제로는 야자유를 들 수 있다.

상기한 성능 개선제에 있어서, 점도조절제는 식용인 마가루, 칼복실 메틸셀룰로스 및 메틸셀룰로스 중 어느 하나 이상을 희석수에 중량 대비 0.1∼0.6 중량% 유지하도록 한다.

경화조절제는 탄산칼슘, 알루민산소다, 황산마그네슘 및 황산알미늄 중 어느 하나 이상으로서 총 혼합량은 슬러리 시멘트의 중량대비 1∼3 중량% 유지하도록 한다.

부식방지제는 규산소다와 산화마그네슘을 중량비 2 : 8 로 하여 총혼합량은 슬러리 시멘트의 중량대비 0.8∼1 중량% 유지하도록 한다.

이는 규산소다와 산화마그네슘등으로 조합된 것이 금속의 부식방지 효과가 있음이 공지되어 있고, 이는 중량비 2 : 8 의 구성이 효과가 높으며, 이를 시멘트에 0.8∼1 중량% 첨가함으로 효과를 얻을 수 있게 된다. 그리고 본 발명에서는 금고 내화물에 혼련되는 포말기포는 그 크기를 조절할 수 있으며, 기포 크기의 분포를 안정화 시키도록 된 기포발생장치가 마련되어 있다.

기포발생장치(10)는 도 1과 도 2 에 도시된 바와 같이, 기포기(12) 내부에 직경이 약 2∼3 mm 크기의 PVC볼과 같은 둥근 구체(20)로 가득 채워져 있으며 상, 하부에 토출구(16)와 에어 주입구(14)가 구비되고, 그 일측에는 원료주입구(18)가 있다.

상기 원료주입구(18)에는 원료공급관(42)이 연결되어 기포기(12)의 내부로 원료 저장탱크(40)의 원료(기포제)가 연료펌프로 이송 공급하도록 되고, 에어 주입구(14)에는 조정밸브(60)와 연계된 에어공급관(50),(50'),(50"…)이 연결되어 기포기(12)로 이송되는 압축공기가 원료를 구체(20)의 틈 사이로 브로잉(blowing)시키도록 되어 있다.

이와같은 구성으로 된 기포발생장치(10)는 기포기(12)의 원료 주입구(18)와 에어 주입구(14)를 통해 유입되는 각각의 원료는 압축공기가 기포기(12)에 채워진 구체(20) 사이로 브로잉됨에 따라 발생되는 많은 량의 포말기포가 내화물과 혼련되어 토출구(16)를 통해서 배출하게 된다.

본 발명의 기포발생장치(10)에 의해 내화물 슬러리에 혼련된 포말기포는 기포발생장치(10)를 다수개 배치하여 기포발생장치(10)의 토출구(16)에 별도의 이송관(19)을 연결하고, 상기 이송관(19)을 인접되는 기포발생장치(10'), (10")의 원료공급구(18'),(18")에 연결하여 이를 다시 통과시키는 방법을 통해 포말기포의 증산(增産) 및 다양한 크기 분포를 갖는 기포를 제공하게 된다.

본 발병에서는 구체(20)를 가득 채워 넣은 기포기(10) 내부로 물(이하 기포제 원액에 가하는 물을 희석수라 함)에 희석된 동, 식물성 기포제가 미 발포된 원액과 0.2∼3 mm 크기의 불규칙성의 기포를 발생하게 된다.

따라서 미 발포액을 완전 발포 또는 기포 크기분포의 안정화와 보다 작게 조절하고자 할 경우, 기포발생장치에 연속적으로 통과시키면 기포의 크기가 더욱 미세하고 안정된 포말기포를 얻을 수 있게 되며, 또, 기포발생장치내의 구체의 크기에 비례하여 기포의 크기 조절이 가능하게 된다. 이와같이 기포발생장치는 연속하여 발생되는 포말기포는 쉽게 파손이 되지 않는 비교적 질긴 기포막을 얻을 수 있게 된다.

본 기포발생장치는 금고의 내화물 혼련용 포말기포를 생산하는데 이상적이며, 또 구체를 이용하고 있어, 이물질의 막힘 현상이 거의 없는 장점이 있다.만약, 막힘 현상이 발생하였을 경우, 기포발생장치(10)에 채워진 구체(20)를 모두 꺼내어 한번만 세척하는 것으로 간단히 해결할 수 있어 유지 보수가 용이하게 이루어질 수 있는 것이다. 그리고 본 발명에서는 금고용 내화물에 쓰이는 시멘트를 슬러리화 할 때, 점도 조절을 위한 성능 개선제로서 식용인 마가루, 칼복실메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스는 기포제 희석수의 중량대비 0.1∼0.6 중량%를 첨가 후, 희석수와 함께 희석시켜 상기의 기포발생장치 원료저장탱크에 넣고, 기포를 발생시키면 약 10 % 전후의 기포를 더 얻을 수 있으며, 이 성능개선제를 슬러리에 첨가하여도 기포막의 강화 및 슬러리내의 시멘트 입자가 침전되는 현상을 방지할 수 있다.또한 본 발명에서는 금고 내화물용 시멘트를 슬러리화 할 때, 경화 조절을 위한 성능 개선제로 탄산칼슘, 알루민산소다, 황산마그네슘, 황산알루미늄을 시멘트의 중량대비 1∼3 중량% 선택적으로 첨가하여 내화물의 경화시간을 조절하도록 하였다.

또한, 본 발명에서는 금고 내화물용 시멘트를 슬러리화 할 때, 부식 방지를 위한 성능 개선제로 규산소다, 산화마그네슘을 소량 첨가하여 부식방지 및 내화물의 강도를 보강을 할 수 있게 하였다. 이처럼 포말기포가 혼련된 금고 내화물은 포말기포의 파괴 손실로 인한 수축이 거의 없이 내화물의 부피를 정밀조정 및 경화조절이 가능케하므로 금고 내화층에 내화물을 1회 주입하는 간단히 작업으로 끝마칠 수 있게 되어 단순기능의 소수 인원만으로도 금고내화물의 주입공정을 실시할 수 있게 되어 불량품이 발생되지 않는 품질이 우수한 금고의 대량 생산이 가능하게 된다. 또한, 금고 내화물의 부피를 정확하게 산출하여 내화층에는 일정량만을 주입할 수 있어 종래처럼 내화물이 주입구로 넘쳐흐르는 일이 없어 폐기물이 발생되지 않아 폐기물처리 문제를 해소시킬 수 있게 된다. 그리고 금고 제작시 형태 변형이나 표면보호를 위해 별도의 지지대나 비닐커버를 사용하는데 따르는 작업상의 번거러움이 없게 된다. 또한 알루미늄 기포제 사용방법에서와 같이 내부압력 및 후 발포 현상이 발생하지 않아 종래와 같이 불량품의 발생 요인을 배제함으로써 제조원가 절감 및 제품의 신뢰도 증진에 크게 기여할 수 있게 된다.

<실시예1>

도 1, 도 2 에서와 같이 원료저장탱크 하부로 연결되는 15A 구경의 원료공급관 중간에 0.5마력의 정량공급 펌프를 설치하고, 상, 하부가 밀폐되는 지름이 150 mm, 높이가 350 mm 의 원형관 내부에 직경 2 mm 크기의 구체의 PVC 볼을 가득 채워 넣은 3개의 기포발생장치 나란하게 설치하여 7 PSI압력의 압축공기로 실시한 결과이다.

다음의 실시예는 기포발생장치를 하나 또는 2∼3개를 통과하였을 때의 기포량과 구체의 크기에 따른 실험치를 나타내고 있다.

① 하나의 기포발생장치로 부터 얻은 기포의 크기분포, 성상의 결과 :

젤라틴으로 구성된 동물성 기포제 원료 600 ㎖에 희석수 10,000 ㎖를 희석하여 상기의 기포발생장치에 통과시킨 결과, 연속된 막대형의 기포군이 연속으로 토출 되었으며 총 소요시간은 12분 걸렸다.

상기 기포군을 시간대별 분석한 결과, 발생초기 30초이내의 시간에 발생된 기포는 크기가 불규칙한 기포가 포함된 원액 상태로 토출되고, 30초를 지난 10초까지는 1∼13 mm의 기포가 혼합 발생되었다. 그리고 약 40초 이후부터는 평균0.6 mm 크기의 기포가 발생되었고, 종료 10초전부터는 막대형으로 연속되어 발생되지 않고 불규칙하게 발생되었으며 이때의 기포 크기는 평균 0.3 mm 전후로 총116,600 ㎖의 기포를 얻을 수 있었다.

② 2개의 기포발생장치로 얻은 기포의 크기 분포, 성상의 결과 :

2개의 기포발생장치를 연속되게 연결하여 실시한 결과 소요시간은 12분 10초가 소요되었다.

초기 2,3초에서 원액함유가 높은 비교적 묽은 기포가 발생되었고, 이후 발생기포의 평균 크기는 0.2∼0.25 mm가 되었고 종료 10초전부터는 평균 크기가 차이가 없었고 총128,360 ㎖의 기포를 얻을 수 있었다.

③ 3개의 기포발생장치로 얻은 기포의 크기분포, 성상의 결과 :

기포발생장치를 3개 연결하여 실시한 결과 소요시간은 12분 15초가 소요되었다. 발생초기와 종료시점에 관계없이 평균 0.1 mm크기의 안정된 크기분포의 기포를 총 약130,000 ㎖를 얻을 수 있었다.

④ 기포발생장치에 직경 3 mm의 구체 PVC 볼로 교체한 다음 ②와 동일하게 실시하였다. 3 mm 구체를 채워 넣은 기포발생장치는 초기 원액상태에 약 5%의 불규칙한 기포가 있는 상태로 토출이 되었고 소요시간 11분 50초 소요되었고, 총 123,240 ㎖의 기포를 얻었으며 평균 크기는 0.4 mm 가 되었다.

⑤ 기포발생장치에 직경 5.5 mm의 구체 볼로 교체한 다음 ②와 동일하게 실시한 결과, 소요시간은 약11분 30분이 소요되었고, 총 121,000 ㎖의 기포를 얻었으며 평균크기는 0.6 mm 가 되었다.

본 발명에서는 상기의 실험으로 얻은 기포를 각각 1000㏄ 비커에 넣고 3시간 방치를 하여 최초 표면으로부터 수축한 길이를 측정한 결과의 수축률은 표1과 같았다. 이 수축현상은 기포막의 파손으로 인한 수축으로서 기포막의 강하고 약함을 추정 할 수가 있었다.

표 1. 시료별 수축률 결과

시료명	실험1	실험2	실험3	실험4	실험5	비 고
수축율	1.0mm	0.5mm	0.2mm	1.1mm	3mm

상기 예에서 알 수 있듯이 구체를 이용한 기포발생장치를 연속하여 2∼3회 통과하여 생산된 기포는 원료의 손실이 없고, 기포 크기를 용도에 맞게 조절할 수가 있었다. 또한, 기포막이 비교적 강한 포말기포를 얻을 수 있어 수축방지가 중요시되는 금고 내화물 조성에 있어 기포막의 강하게 되어야 하는 조건을 충족 할 수가 있는 금고내화물 첨가용 기포발생장치로 적정함을 알 수 있었다.

<실시예 2>

동,식물 기포제, 희석수에 건조후 300메쉬 전후로 분쇄된 식용의 마가루와 칼복실 메틸셀룰로스, 메틸셀룰로스를 희석수의 중량대비 0.1∼0.6 %를 첨가 후 희석수와 함께 희석시켜 기포발생장치를 이용하여 혼련한 기포량은 표 2와 같다.

표 2 에 있어서, 시료 1은 동물성 기포제 10 ㎖에 희석수 2000 ㎖를 희석 후 상기 기포발생장치로 얻은 기포량,

시료 2는 동물성 기포제 100 ㎖에 희석수 2000 ㎖와 마가루 12g을 희석 후 상기 기포발생장치로 얻은 기포량,

시료 3은 동물성 기포제 100 ㎖에 희석수 2000 ㎖와 칼복실메칠셀룰로스 12g을 희석후 상기 기포발생장치로 얻은 기포량,

시료 4는 동물성 기포제 100 ㎖에 희석수 2000 ㎖와 메칠셀룰로스 12g을 희석 후 상기 기포 발생장치로 얻은 기포량,

시료 5는 식물성 기포제 100 ㎖에 희석수 2000 ㎖와 마가루 12g을 희석 후 상기 기포발생장치로 얻은 기포량,

시료 6은 식물성 기포제 100 ㎖에 희석수 2000 ㎖와 칼복실메칠셀룰로스 12g을 희석 후 상기 기포발생장치로 얻은 기포량,

시료 7은 동물성 기포제 100 ㎖에 희석수 2000 ㎖와 12g을 희석 후 상기 기포발생장치로 얻은 기포의 량은 표2 와 같았다.

표 2 각 시료별 발생된 기포의 량

시료명	시료1	시료2	시료3	시료4	시료5	시료6	시료7	비 고
기포량(㎖)	18,410	21,350	20,010	19,860	19,970	20,120	21,760

※ 동물성 기포제는 단백질 추출물인 제라틴을 사용하였고, 식물성 기포제는 야자유를 사용하였다.

상기 표 2 에서 알 수 있듯이 시료 1에 비하여 증점제가 첨가됨으로 더욱 많은 기포를 얻을 수 있었다.

◎ 시멘트 침전율 측정 실시 예

본 발명에서는 금고 내화물의 상, 하부의 밀도와 수축율을 알아보기 위하여 시멘트와 물을 혼련하여 슬러리를 만들어 상기 각각의 시료를 혼련하고 시멘트의 비중시험 및 수축율을 측정하였다.

본 발명에서는 시멘트 10 ㎏에 배합수 5,000 ㎖을 혼련하여 각각 슬러리를 만들어 상기 실시 예2 로 얻은 각각의 기포시료 10,000 ㎖를 혼련한 슬러리를 높이가 50 ㎝인 18000 ㎖ 용량의 용기에 놓고 경화하였다. 상기한 경화 조성물의 상, 하단부를 각각 가로 세로 높이가 1㎝가 되도록 잘라 KS F 2459시험법으로 비중시험을 하여 얻은 결과는 표 3과 같다.

표 3. 시료별 비중시험의 결과

시료명	시료1	시료2	시료3	시료4	시료5	시료6	시료7	비고
비중	상부	0.63	0.71	0.68	0.65	0.62	0.70	0.69	단위g/㎠
	하부	1.06	0.93	0.85	0.79	0.75	0.81	0.82

상기 표3 의 결과와 같이 증점제가 첨가되지 않는 시료1 과 비교하여 증점제가 첨가된 시료가 상, 하부의 비중 차이가 별로 나지 않음은 시멘트 입자의 침전현상이 감소되었음을 알 수 있다.

◎ 기포파손율 측정 실시 예

기포파손은 내화물의 수축 결과를 나타냄으로 표 3에 사용된 구성비로 조성된 슬러리를 시료별 각각 1000 ㎖씩 준비하여 눈금이 있는 1000 ㎖ 비커에 넣고 경화한 후 초기 표면에서 경화후의 차이를 눈금으로 측정한 결과는 표 4에 나타내고 있다.

표 4. 슬러리의 수축시험의 결과

시료명	시료1	시료2	시료3	시료4	시료5	시료6	시료7	비고
경화시간(h)	6	8	7	7	8	7	7
수축길이(㎝)	1.8	1.6	1.1	1.3	1.5	1.2	1.3

참고로 경화시간은 작업 후 다음 공정으로 이동 가능한 경화도를 기준 하였으며 50g의 원추형 추를 조성물 표면에 놓아 침입이 없는 상태를 말한다.

상기 표 4 의 결과에서 알 수 있듯이 증점제가 첨가되지 않은 시료 1은 수축율이 높았으나 그 외의 시료는 전체적으로 수축현상이 감소함을 알 수 있다. 이는 경화가 늦으므로 인하여 기포막이 자연 파손되어 수축이 되는 것으로 추정된다. 이를 방지하기 내화물의 경화시간을 조절하여 내화물의 수축을 방지하고 정확한 작업을 할 수 있게 하기 위하여 각각의 경화조절제 탄산칼슘, 알루민산소다, 황산마그네슘을 사용한 결과는 실시예 2와 같다.

<실시예 3>

상기 표3 에서 사용한 구성비율의 시료를 사용하여 각각의 경화 조절제를 사용하여 첨가한 결과 경화시간은 다음과 같다.

◎ 탄산칼슘을 경화 조절제로 사용한 예

결과의 비교 실험을 위해 실시 예의 시료 1은 경화 조절제를 사용하지 않고 그 외 시료에 탄산칼슘을 비율별로 각각 첨가하여 경화시간을 조절한 결과 표5 와 같다.

표 5. 탄산칼슘을 중량별 첨가로 나타난 경화 시간의 결과

단위:시간

시료명첨가량	시료1	시료2	시료3	시료4	시료5	시료6	시료7
탄산칼슘100g	7	6	6	6	6	6	6
탄산칼슘150g		5	4	4	5	4	4
탄산칼슘200g		3.5	3	3	3.5	3	3
탄산칼슘250g		2.5	2	2	2.5	2	2
탄산칼슘300g		1.5	1	1	1.5	1	1
탄산칼슘350g		40분	35분	32분	42분	41분	38분

상기 표 5 에서 알 수 있듯이 탄산칼슘을 경화조절제로 이용시 시멘트 중량비 1%이하의 첨가량에서는 경화에 크게 작용하지 못하고, 3% 이상에서는 비교적 경화가 빨라 작업성이 나쁨을 알 수 있다. 그러므로 탄산칼슘을 이용시 시멘트 중량비 2∼3%를 사용한 것이 작업에 용이한 것으로 알 수 있었다.

◎ 알루민산소다를 경화조절제로 사용한 예

표 5와 동일한 시험방법으로 알루민산소다를 경화조절제로 하여 중량별 각각 첨가한 실험의 결과는 표 6 과 같이 나타났다.

표 6. 알루민산소다를 중량별 첨가로 나타난 경화시간의 결과

단위:시간

시료명첨가량	시료1	시료2	시료3	시료4	시료5	시료6	시료7
알루민산소다100g	7	5	5	5	5	5	5
알루민산소다150g		4	4	3	4	4	4
알루민산소다200g		3	3	2.5	3	2.5	2.5
알루민산소다250g		2	2	1.5	2	1.5	1.5
알루민산소다300g		1	50분	40분	1	40분	40분
알루민산소다350g		53분	45분	32분	56분	33분	34분

표 6의 결과에서도 알루민산소다를 경화조절제로 이용할시 시멘트 중량비 1%이하일 때 경화에 영향을 미치지 못하고, 3%이상일 때 경화촉진으로 작업불편을 가져와 2∼3%로 첨가하여 사용하는 것이 용이함을 알 수 있었다.

◎ 황산마그네슘을 경화조절제로 사용한 예

표 5와 동일한 시험방법으로 황산마그네슘을 졍화조절제로 하여 중량별 각각 평가한 실험의 결과 는 표 7과 같이 나타났다.

표 7. 황산마그네숨을 중량별 첨가로 나타낸 경화시간의 결과

단위:시간

시료명첨가량	시료1	시료2	시료3	시료4	시료5	시료6	시료7
황산마그네슘50g	7	5.5	5	5	5	5	5
황산마그네슘100g		4	4	3.5	4	4	3.5
황산마그네슘150g		3	3	3	3	3	2.5
황산마그네슘200g		2	2	1.5	2	2	1.5
황산마그네슘250g		50분	40분	30분	50분	40분	30분
황산마그네슘300g		41분	36분	28분	42분	35분	26분

표 7 에서 황산마그네슘을 경화조절제로 이용할시 탄산칼슘, 알루민산소다의 경화조절제 보다 동일한 첨가량에 경화가 보다 촉진하는 경향을 나타남을 알 수 있었고 이 역시 시멘트 중량대비 2%∼3%첨가가 용이하였다.

◎ 황산알미늄을 경화조절제로 사용한 예

상기와 동일한 시험방법으로 황산알루미늄을 경화조절제로 하여 중량별 각각 첨가한 실험의 결과는 표 8 과 같이 나타났다.

표 8. 황산알미늄을 중량별 첨가로 나타난 경화시간의 결과

시료명첨가량	시료1	시료2	시료3	시료4	시료5	시료6	시료7
황산알미늄50g	7	5.5	5	5	5	5	5
황산알미늄100g		4	4	3.5	4	4	3.5
황산알미늄150g		3	3	2.5	3	3	3
황산알미늄200g		2	2	1.5	2	2	1.5
황산알미늄250g		50분	40분	30분	50분	40분	30분
황산알미늄300g		43분	32분	26분	44분	36분	28분

표 8에서 보는바와 같이 황산알루미늄을 경화조절제로 사용하여도 만족한 결과가 나타내었으며 시멘트 중량대비 1%이하첨가는 영향이 없고, 3%이상은 경화촉진으로 작업의 불편성을 가져와 2%∼3%첨가가 용이함을 알수 있었고 상기의 경화 조절제들의 첨가량의 조절로 내화물 경화시간을 임의로 조절 가능함을 알 수 있었다.

또한, 금속의 부식방지를 위해서는 규산소다와 산화마그네슘을 첨가함으로써 이 는 물을 촉매로 하여 규산마그네슘 화합물로 되어 금고의 부식을 억제할 수가 있다.

여기서 규산소다는 풍부한 규산염으로 시멘트의 수경화 반응에 경화촉진 및 강도보강 기능을 제공하고 산화마그네슘 역시 시멘트의 구성요소로서 강도를 보강하는 기능이 있다. 그러므로 본 발명의 목적인 금고 내화물 조성에 첨가함으로 방식성능 이외 내화물의 경화촉진 및 강도를 보강하는 효과를 얻을 수 있다.

<실시예 4>

증점제, 경화조절제, 부식방지제와 같은 성능 개선제를 함께 혼용하여 금고 내화물 조성을 한 결과 실시 예4 와 같은 결과를 얻을 수 있었다. 시멘트 10 ㎏에 배합수 5000 ㎖를 혼련한 슬러리에 동, 식물성 기포제 100 ㎖와 희석수 2,000 ㎖ 및 마가루 12g으로 조성된 포말기포 10,000 ㎖를 혼련한 시료 A, 동물성 기포제 100 ㎖와 희석수 2,000 ㎖ 및 칼복실메칠셀룰로스 12g으로 조성된 포말기포 10,000㎖를 혼련한 시료 B, 동물성 기포제 100 ㎖와 희석수 2,000 ㎖ 및 메칠셀룰로스 12g으로 조성된 포말기포10,000 ㎖를 혼련한 시료 C 를 각각의 실험한 결과 표 9, 표 10 과 같았다.

표 9. 동물성 기포제에 증점제, 경화조절제, 부식방지제를 혼용하여 조성된 금고내화물의 조성의 결과

조성물 구성비	경화시간(시간)	수축율(mm)	부식(6월)
시료A + 탄산칼슘300g + 규산소다13g + 산화마그네슘65g	1/30	0,2	무
시료A +알루민산소다300g + 규산소다13g + 산화마그네슘65g	1/03	0.01	무
시료A + 황산마그네슘300g + 규산소다13g +산화마그네슘65g	1/04	0	무
시료A + 황산알루미늄300g + 규산소다13g +산화마그네슘65g	0/58	0.01	무
시료B + 탄산칼슘300g + 규산소다13g + 산화마그네슘65g	1/21	0.2	무
시료B + 알루민산소다300g + 규산소다13g +산화마그네슘65g	0/56	0.02	무
시료B + 황산마그네슘300g + 규산소다13g +산화마그네슘65g	0/55	0	무
시료B + 황산알루미늄300g + 규산소다13g +산화마그네슘65g	0/54	0	무
시료C + 탄산칼슘300g + 규산소다13g + 산화마그네슘65g	1/13	0.01	무
시료C + 알루민산소다300g + 규산소다13g +산화마그네슘65g	0/56	0	무
시료C + 황산마그네슘300g + 규산소다13g +산화마그네슘65g	0/53	0	무
시료C + 황산알루미늄300g + 규산소다13g +산화마그네슘65g	0/58	0	무

※경화시간과 수축율의 시험기준은 표4 와 같은 방법으로 하였다

표 10. 식물성 기포제에 증점제, 경화조절제, 부식방지제를 혼용하여 조성된 금고내화물의 조성의 결과

조성물 구성비	경화시간(시간/분)	수축율(mm)	부식(6월)
시료A + 탄산칼슘300g + 규산소다13g + 산화마그네슘65g	1/15	0,3	무
시료A + 알루민산소다300g + 규산소다13g+산화마그네슘65g	0/53	0.01	무
시료A + 황산마그네슘300g + 규산소다13g+산화마그네슘65g	0/54	0	무
시료A + 황산알루미늄300g + 규산소다13g+산화마그네슘65g	0/56	0.01	무
시료B + 탄산칼슘300g + 규산소다13g + 산화마그네슘65g	1/20	0.2	무
시료B + 알루민산소다300g + 규산소다13g+산화마그네슘65g	0/51	0.02	무
시료B + 황산마그네슘300 + 규산소다13g +산화마그네슘65g	0/50	0	무
시료B + 황산알루미늄300g + 규산소다13g+산화마그네슘65g	0/50	0	무
시료C + 탄산칼슘300g + 규산소다13g + 산화마그네슘65g	1/8	0.01	무
시료C + 알루민산소다300g + 규산소다12g+산화마그네슘65g	0/51	0	무
시료C + 황산마그네슘300g + 규산소다13g+산화마그네슘65g	0/50	0	무
시료C + 황산알루미늄300g + 규산소다13g+산화마그네슘65g	0/52	0	무

상기 표 9, 표 10 에서 알수 있듯이 금고내화물 조성에 있어 슬러리에 동식물성 기포와 증점제, 경화조절제, 방식방지제와 같은 성능 개선제를 부가하여 내화물의 경화시간을 작업에 용이한 1시간 전, 후로 조절할 수 있고, 수축이 거의 없으며, 내압과 폐기물로 인한 불필요한 작업 및 제품의 불량을 방지 할 수 있는 금고 내화물로 이용할 수 있다.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명은 다음과 같은 효과를 있는 것이다.

첫째, 본 발명은 알루미늄 발포제를 이용하지 아니함으로써 종래처럼 잔류 알루미늄이 재발포를 하여 품질검사를 합격한 완제품이 불량제품으로 되는 요인을 제거함으로 제품에 대한 품질과 신뢰도가 크게 증진되는 이점이 있다.둘째, 종래에는 다수의 원료를 사용하여 알루미늄 발포제의 발포를 관찰하며 작업자가 대기하거나, 금고 변형 및 손상되는 것을 방지하기 위해 별도의 지지대 및 비닐커버는 물론 주입구로 흘러나온 폐기물을 처리하는 번거러움이 없게된다.

따라서 종래에는 금고 내화물의 주입작업이 까다로운 작업방법으로 다수의 작업인원으로 시행하여 왔으나, 본 발명은 폐기물이 발생되지 않고 불필요한 작업을 배제하며 단순기능의 소수인원으로 쉽게 연속작업을 할 수 있어 단위시간당 대량 생산이 가능하여 생산성 향상에 크게 기여할 수 있다.

셋째, 종래에는 금고 내화물의 경량화, 유동성을 부여키 위해 펄라이트, 질석등과 함께 별도의 시멘트 유동화제를 사용하였으나 본 발명에서는 다량의 동,식물성 기포제에 의한 포말기포를 혼련함으로 자체적으로 경량화가 되고 유동성이 우수하여 별도의 경량재 및 유동화재를 사용하지 않아도 되므로 원가 절감에 기여할 수 있게 된다.

Claims (5)

1. 금고의 내화층에 주입시키는 금고 내화물을 제조함에 있어서,

   원료 저장탱크(40) 내에 적량의 점도조절제, 경화조절제 및 부식방지제를 혼합한 통상의 금고용 시멘트 슬러리에 동,식물성 기포제를 배합시키고, 원료 공급구(18)를 통해 구슬모양의 구체(20)로 꽉 채워진 기포 발생장치(10) 내부에 공급한 다음, 조정밸브(60)와 연계되는 에어 공급관(50)의 주입구(5)에 의해 공급되는 압축 공기로 배합된 내화물 슬러리를 구체(20)의 틈 사이로 브로잉(Blowing)시켜, 포말기포를 혼련시키고, 계속하여 다수의 기포발생장치(10), (10'), (10")에 연속적으로 통과시켜 포말기포가 내화물 슬러리의 부피대비 18- 300 % 되도록 내화물 슬러리를 충분히 혼련, 경화시킴을 특징으로 하는 포말기포가 혼련된 금고 내화물의 제조방법.
2. 제1항에 있어서, 내화물 슬러리는 시멘트에 배합수를 중량비로 20∼60 중량 % 첨가하여 구성됨을 특징으로 하는 포말기포가 혼련된 금고 내화물의 제조방법.
3. 제1항에 있어서, 동,식물성 기포제로는 단백질 추출물인 젤라틴으로 구성되는 동물성 기포제와 야자유로 구성되는 식물성 기포제중 적어도 어느 하나를 첨가하는것을 특징으로 하는 포말기포가 혼련된 금고 내화물의 제조방법.
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