KR100666385B1 - 미소다공성 단열체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 30-90 중량%의 미분된 금속 산화물, 0-30 중량%의 불투명화제, 0-10 중량%의 무기 섬유 물질 및 0-15 중량%의 무기 결합제를 함유하는 건-압착된 단열 재료로 이루어지는 미소다공성 단열체로서, 2-45 중량%, 바람직하게는 5-15 중량%의 크소노틀라이트를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 미소다공성 단열체에 관한다.
Description
본 발명은 30-90 중량%의 미분된 금속 산화물, 0-30 중량%의 불투명화제, 0-10 중량%의 섬유 물질 및 0-15 중량%의 무기 결합제를 함유하는 건-압착된 단열 재료로 이루어지는 미소다공성 단열체에 관한다.
이러한 단열체는 예를들어 EP-A-0 618 399호에 기술되어 있으나 조형된 제품의 적어도 한면은 공극 기저 면적이 0.01-8mm2이고 침투 깊이가 조형된 부품의 두께를 기준으로 하여 5-100%인 채널 공극을 가질 것이 요구되고 조형된 부품의 표면은 1cm2 당 0.004-10개의 채널 공극을 포함한다.
상기 단열체는 드릴링, 펀칭 또는 밀링 및 바람직하게는 엠보싱 펀치에 의하여 채널 공극이 형성되도록 건-압착한 다음 500-900℃의 온도에서 소결하여 제조한다. 이들 방법으로 빠른 가열시 폭발적으로 분출하는 증기를 배출시킬 수 있어 단열체의 분해를 피할 수 있다.
상기 단열체의 단점은 제조 공정이 복잡하다는 것과 공극내 기체 대류로 인하여 단열 특성이 악화된다는 것이다.
미소다공성 단열체를 제조하는 또다른 방법은 제EP-A-0 623 567호에 기술되어 있는데, 여기서는 주기율표의 2족 금속의 산화물, 수산화물 및 탄산염을 발열 제조한 SiO2, 임의로 Al2O3 및 불투명화제 및 유기 섬유와 함께 압착한 다음 700℃가 넘는 온도에서 소결한다. 이 방법은 복잡할 뿐만 아니라 이러한 잘 분리되는 재료를 재냉각하는데 오랜 시간이 걸린다는 단점이 있다.
내열성이 큰 접착제 및 슬러리, 실리카 솔 및 진흙으로 제조한 단열체는 제DE-C-40 20 771호에 기술되어 있다. 또한 단열체의 제조 및 조성에 관한 다른 선행 기술이 기술되어 있다. 유기 성분 및 특히 유기 섬유 물질을 포함하는 모든 단열체의 단점은 상기 유기 성분이 매우 고온에서 타고 원하지 않는 기체 방출을 특징으로 한다는 것이다.
제DE 41 06 727호는 플라스틱 시트 커버를 가지는 단열체를 기술하는데, 여기에는 특별한 수축성 플라스틱 시트가 사용될 수 있다. 이들 단열체 또한 유기 재료를 포함하고 있고 심하게 가열될 경우 치수 안정성이 흐트러진다.
제DE-C-42 02 569호는 단열체를 압착하는 주형, 특히 보일링 플레이트와 같은 전기적 방사선 히터에 대한 주형에 대하여 기술한다.
제EP-A-686 732호는 상이한 내부 및 외부 재료로 이루어진 건-압착된 단열 플레이트에 대하여 기술하고 있으며 상기 재료는 전체적으로 외부 재료로 이루어진 안정화 개구부를 포함하고 있다. 이들 플레이트 또한 복잡한 방식으로만 제조될 수 있고 이의 기계적 안정성도 단열 특성도 최적이 아니다.
상기 단열 플레이트는 막 잘린 절단 모서리를 유리로 할 수 있는 레이저 컷터와 같은 매우 고가의 도구를 사용하지 않으면 컷팅 및 가공 단계시 외부층이 손 상되는 것을 피하기가 어렵다는 또다른 단점이 있다.
최적 특성을 얻기 위하여 단열 플레이트 제조에서의 문제를 해결하려는 또다른 시도는 제EP 0 829 346호에 기술되어 있는데 여기에는 현 기술의 난점 및 단점이 다시 한번 열거되어 있다.
부품의 건압착에 의한 단열체 제조에서 중요한 문제는 이들 재료가 탄력성이어서 압착후 재팽창되어 유용한 결과를 얻기 위하여 적어도 고압을 사용하여야 한다는 것이다.
상기 단열 플레이트의 구부러짐 강도는 섬유상 재료를 가하여 개선될 수 있으나, 다량의 섬유는 탈라미네이션을 증대시키고 임계 디몰딩 단계시 압착된 혼합물의 응집성을 악화시키는 경향이 있다.
어떤 경우, 단열 플레이트는 유기 또는 연서성 부품을 포함하여야 하는 결과 고온으로 가열시 부분적으로 독성 기체를 방출하게 될 수 있다. 마지막으로 마무리된 단열체를 용이하게 혹종의 문제없이 가공할 수 있어야 하는데 예를들면 원하지 않는 분진을 생성시키지 않고 상기 단열체를 톱질, 컷팅 또는 드릴링할 수 있어야 한다.
마지막으로, 단열체는 많은 경우 양호한 전기 차단체가 될 것이 요구된다. 그러나 적어도 한면은 정전기적 전하를 분산시킬 수 있는 전기 전도성을 가지는 것이 바람직한 경우가 있다.
이들 문제는 모두 30-90 중량%의 미분된 금속 산화물, 0-30 중량%의 불투명화제, 0-10 중량%의 무기 섬유 물질 및 0-15 중량%의 무기 결합제를 함유하는 건-압착된 단열 재료로 이루어지고, 추가로 2-45 중량%, 바람직하게는 5-15 중량%의 크소노틀라이트를 함유하는 미소다공성 단열체에 의하여 해결하였다.
바람직하게는, 상기 미소다공성 단열체는 한면 또는 양면이 단열 재료로 덮여있다. 대강-압착된 크소노틀라이트, 운모 또는 흑연으로 이루어진 동일하거나 상이한 커버가 특히 바람직하다. 크소노틀라이트 및/또는 운모 커버를 사용하는 것으로 양호한 전기 차단체가 된다. 흑연의 사용으로 적어도 전기적 전하를 분산시킬 수 있는 전도성을 가지는 커버가 생성된다. 따라서, 혹종의 경우 커버의 한면은 크소노틀라이트 및/또는 운모로 하고 다른 커버는 흑연으로 하는 것이 유리할 수 있을 것이다.
단열체는 건-압착으로 제조하며, 이때 크소노틀라이트의 첨가로 고온에서 고결시킬 필요 없이 기계적 컴팩팅이 개선된다. 또한, 크소노틀라이트의 부가는 압착후 탄성을 낮춘다. 또, 비교적 소량의 섬유 물질의 부가는 크소노틀라이트가 한 성분일 경우 마무리된 단열체의 구부러짐 강도를 현저히 개선시킨다.
마지막으로, 코어에 크소노틀라이트를 사용하는 것은 제조시 및 최종 제품에서 모두 건 혼합물의 균질성을 개선시킨다.
본 발명 단열체의 다른 부품들은 이 목적으로 이미 알려진 재료에서 선택할 수 있다. 미분된 금속 산화물로서 예를들어 발열 제조한 실릭산(아크 실릭산 포함), 침전시킨 저-알카리 실릭산, 실리콘 디옥사이드 에어로젤, 유사하게 제조한 알루미늄 산화물 및 이들의 혼합물을 사용한다. 발열 제조한 실릭산이 특히 바람직하다.
불투명화제로서, 티타늄 디옥사이드, 일메나이트, 실리콘 카바이드, 철(II)철(III) 혼합된 산화물, 크롬 디옥사이드, 지르코늄 옥사이드, 망간 디옥사이드, 아이언 옥사이드, 실리콘 옥사이드, 알루미늄 옥사이드 및 지르코늄 실리케이트 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다. 무엇보다, 상기 불투명화제는 적외선을 흡수하여 분산시키는데 사용되므로 고온에서 열 방출에 대하여 양호한 차단효과를 제공한다.
섬유 물질로서, 유리 섬유, 미네랄 울, 바살트 섬유, 신더 울, 세라믹 섬유 및 위스커 및 예를들어 알루미늄 및/또는 실리콘 옥사이드 및 이들의 혼합물의 용융물로부터 제조한 섬유 로프가 적당한다.
바란다면, 워터 글래스, 알루미늄 포스페이트, 알루미늄, 티타늄, 지르코늄, 칼슘의 보라이드, 칼슘 실리사이드 및 칼슘 알루미늄 실리사이드와 같은 실리사이드, 보론 카바이드 및 마그네슘 옥사이드, 칼슘 옥사이드 및 바륨 옥사이드와 같은 염기성 산화물과 같은 추가의 무기 결합제를 사용할 수 있을 것이다.
일반적으로 이러한 결합제는 크소노틀라이트를 사용할 경우 필요하지 않다. 이들 결합제 몇몇은 또한 이 상태로 특히 용이하게 균질하게 합체될 수 있으므로 크소노틀라이트와의 건 예비혼합물로서 사용할 수 있을 것이다.
크소노틀라이트로서, 천연 크소노틀라이트는 적당한 가격에서 충분한 양으로 사용할 수 없으므로 합성 제조한 크소노틀라이트를 사용한다. 합성 크소노틀라이트의 제조는 예를들어 제GB-1193172호 및 제EP 0 231 460호에 기술되어 있다.
상기 합성 제조된 크소노틀라이트는 일반적으로 펠트침으로 이루어진 비드 형태로 얻어진다. 그러나, 본 발명에 따르면 제품의 다른 성분과 혼합될 수 있는, 크소노틀라이트의 제조, 사용 가공시 얻어지는 펠트형이 아니거나 거의 펠트형이 아닌 침 또한 사용할 수 있다.
본 발명 단열체의 한면 또는 양면을 내열성 재료로 커버하는 것이 바람직할 경우, 시판 운모 및 흑연 시트를 사용할 수 있을 것이다. 또한, 주형의 상부 및 하부에 도입되는 미리-압착시킨 크소노틀라이트로부터 층 재료를 제조할 수 있다.
본 발명 미소다공성 단열체의 특성은 의도하는 사용 목적에 따라 달라질 수 있을 것이다. 최종 제품의 물리적 특성은 또한 단열체의 조성을 응용하여 각 목적에 따라 조절할 수 있다.
본 발명은 다음 실시예 및 비교 실시예에서 더 상세히 예시될 것이다.
실시예 1
68 중량%의 발열 실릭산, 불투명화제로 작용하는 30 중량%의 금홍석 및 2 중량%의 실리케이트 섬유(길이 6mm)의 혼합물을 컴펄서리 혼합기에서 건-혼합한 다음 0.9MPa의 압착압으로 사각형 금속 주형에서 건-압착하여 320kg/m3의 밀도를 가지는 플레이트를 얻었다. 압착압을 빼고 플레이트를 주형에서 떼어낸 후, 탄성 및 재팽창성으로 인하여 15mm두께 플레이트의 두께가 3-4% 증가하였다. 단열체의 기계적 안정성은 낮다.
실시예 1의 혼합물에 여러 양의 합성 크소노틀라이트(벨기에 the Promat company 제품, Promaxon?)를 가하고 상기 혼합물을 실시예 1에 따라 압착한다. 크소노틀라이트의 양을 증가시킴에 따라 탄성 및 재팽창성은 명백히 감소한다. 데이타는 아래 요약하였고 도1에 나타내었다:
다음 표에 요약하고 도2에 나타낸 데이타에 따르면 크소노틀라이트의 부가로 구부러짐 강도가 증가된다.
이들 데이타 및 도2로부터 20 중량%의 이하의 크소노틀라이트의 부가도 구부러짐 강도를 증가시킨다.
Claims (6)
- 30-90 중량%의 미분된 금속 산화물, 0.1-30 중량%의 불투명화제, 및 0.1-10 중량%의 무기 섬유 물질을 함유하는 건-압착된 단열 재료로 이루어지는 미소다공성 단열체로서, 2-45 중량%의 크소노틀라이트를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 미소다공성 단열체.
- 제1항에 있어서, 한면 또는 양면이 내열성 재료로 된 커버를 가지는 것을 특징으로 하는 미소다공성 단열체.
- 제2항에 있어서, 커버가 미리-압착시킨 크소노틀라이트, 운모 또는 흑연으로 이루어진 것을 특징으로 하는 미소다공성 단열체.
- 제2항 또는 제3항에 있어서, 커버가 양면이 미리제조한 운모 시트로 이루어지는 것을 특징으로 하는 미소다공성 단열체.
- 제1항에 있어서, 상기 크소노틀라이트는 5-15 중량%인 것을 특징으로 하는 미소다공성 단열체.
- 제1항에 있어서, 0.1-15 중량%의 무기결합제를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 미소다공성 단열체.
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