KR101297307B1

KR101297307B1 - 경량 내화 단열재

Info

Publication number: KR101297307B1
Application number: KR1020110062334A
Authority: KR
Inventors: 이교운; 유종안; 김영인; 이규홍
Original assignee: 우진 일렉트로나이트(주)
Priority date: 2011-06-27
Filing date: 2011-06-27
Publication date: 2013-08-14
Also published as: KR20130001520A

Abstract

본 발명은 무기물을 이용한 내열보호제품에 관한 것으로, 내열도와 강도를 유지하고, 비중을 낮춰 중량이 작은 특성을 갖추어 다양한 용도로 활용 가능한 경량 내화 단열제품에 관한 것이다. 더욱 상세하게는 무기분체인 규회석, 규조토, 해포석 중 적어도 어느 하나가 40~80 중량%, 경량골재인 퍼라이트(perlite)가 10~40 중량%, 카르복시메틸 셀룰로오스가 1~10 중량%, 보조제가 2~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 내화 단열재에 관한 것이다. 본 발명에 따른 경량 단열 내열보호제품은 고온에서 내열 및 강도를 유지하며, 저 중량의 제품으로 취급과 생산이 용이하여 그 비용의 절감을 얻을 수 있다. 더욱이 친환경 제품으로의 강점도 있으며, 강도를 강화함에도 큰 장점이 있다.

Description

경량 내화 단열재{LIGHT WEIGHT REFRACTORY INSULATOR}

본 발명은 경량 내화 단열재에 관한 것으로, 규회석, 규조토, 해포석으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 무기분체, 퍼라이트 및 보조재를 포함하는 것으로써, 고내열성 및 고강도를 유지하고, 비중을 낮추어 중량이 작은 특성을 갖추어 다양한 용도로 활용 가능한 경량 내화 단열재에 관한 것이다.

고온 환경에서 단열 및 내열을 목적으로 사용되는 제품군으로써, 규회석, 규조토, 해포석 등을 포함하는 단열 내열보호제품은 일반적으로 그 무게와 경도가 크기 때문에, 제품 제조 후에 파손의 위험이 있는 등 취급이 용이하지 않았다.

일 예로, 내화 단열재의 다양한 사용이 이루어지는 제철산업에 있어서, 용강 용선 등 용융금속을 취급하는 래들, 로, 턴디시 등에 사용되는 내화물 뿐만 아니라, 용융금속에 직접 접촉하여 상태를 측정하는 열전대, 프로브 등에 있어서 센서를 보호하는 최외각은 내화 단열제품이 사용되는데, 측정부의 열화방지 및 비산 등으로부터 작업자의 안전을 보호해야 하기 때문에 열적 특성 및 화학적 변형이 적은 세라믹 원료를 사용하게 된다. 또한, 상기의 열전대, 프로브의 중량이 크기 때문에 운반 및 생산시에 어려움이 발생할 뿐만 아니라, 저장과 사용중에 외부의 충격에 의해 내화 단열제품이 파손되는 경우가 발생할 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 종래의 단열 내열보호제품이 갖고 있는 고밀도에 의한 고중량의 문제점을 해결하여, 취급과 생산이 용이한 경량형의 내열보호제품을 제공함을 목적으로 한다. 또한, 가벼운 중량임에도 불구하고 그 강도를 유지하는 것에도 그 목적이 있다.

상기의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 경량내화단열재는 규회석, 규조토, 해포석으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 무기분체 40~80 중량%와, 퍼라이트(perlite) 10~40 중량%와, 카르복시메틸 셀룰로오스 1~10 중량% 및, 보조제 2~10 중량%를 포함하는 것을 특징으로 한다. 또한, 퍼라이트는 부피비중이 0.04~0.5g/cm³인 것을 특징으로 하고, 1~10 중량%의 지오폴리머를 추가로 포함할 수 있다. 본 발명인 경량내화단열재는 규회석, 규조토, 해포석으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 무기분체 40~80중량 %와, 지오폴리머(geopolymer) 1~40 중량% 및, 유-무기 바인더를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 다른 측면은 경량내화단열재를 이용하여 제작된 것으로, 고온의 용선이나 용강 속에 침지되어 온도 측정, 성분 측정 및 샘플 채취를 수행하는 프로부의 외부를 보호하는 프로브용 내열보호관을 제공할 수 있다.

본 발명에 따른 경량 단열 내열보호제품은 고온에서 내열 및 강도를 유지하며, 저 중량의 제품으로 취급과 생산이 용이하여 그 비용의 절감을 얻을 수 있다. 더욱이 친환경 제품으로의 강점도 있으며, 강도를 강화함에도 큰 장점이 있다.

도 1은 본 발명에 의한 경량 내화 단열제품의 시편 생산 과정을 나타내는 모식도

이하에서는, 본 발명인 경량 내화 단열재에 사용되는 성분의 특징 및 그에 대한 이유를 상세하게 설명하기로 한다.

무기분체 중 규회석, 규조토, 해포석은 단열재료로써, 각각 아래와 같은 특성을 갖는다. 규회석은 규산 칼슘이며 CaSiO₃ 또는 CaO·SiO₂(CaO 48.3%, SiO₂ 51.7%)의 화학식으로 표시된다. 경도는 4.5, 내화도는 SK 18번, 용융 온도는 1540℃, 10% 슬립(slip)의 수소이온 농도(pH)는 9.9이고, 열팽창계수(thermal expansion coefficient)가 6.5×10^- ⁴이며, 분자량은 116이고, 그 용도로는 각종 다공질 소재, 내열자기, 위생도기, 건축용 세라믹스, 석기, 고알루미나 자기, 연삭재의 결합제, 프리트, 화학자기 등 거의 모든 소결체에 이르고 있으며, 특히 신속 소성용 소재의 원료로서 크게 중요시되고 있다. 또한 규회석은 수분 흡수력이 0.0095g/100mL 로 매우 낮으며 비중이 2.9로 비교적 무거운 편이라 성형이 좋지 않으며 성형에 필요한 압력 또한 매우 높게 분포된다. 따라서, 흡수성이 높고, 성형압력 조작을 용이하게 할 수 있는 기타 조정된 원료 및 결합제들을 혼용하여 균일한 과립상 슬러리를 구성해야 사용이 용이하다.

규조토는 규조라는 단세포 조류의 유해가 해저나 호저에 퇴적한 집합체로서 일종의 화석토로서 그 화학조성은 SiO₂ 75.0~90.0%, Al₂O₃ 4.0~9.5%, Fe₂O₃ 1.0~2.5% 이며, 강열감량 1~5%, 입자의 크기는 10~50㎛정도이며, 비중은 2.05~2.15이고, 용적 기공율이 77~80%로서 일반 점토의 6~8배나 되는 것으로 알려져 있다. 또한, 열전도율은 100~900℃에서 0.00013 ~ 0.00018gr·cal/㎠/sec/℃, 비열은 0.25 정도이고, 용도로는 다공질로 인한 여러 가지 특징을 가지므로 무기재료의 원료로서 단열 벽돌, 단열재, 시멘트 혼화제로 많이 쓰이고, 또한 흡수제, 탈지제, 여과조제, 연마재, 보온재, 여과재, 촉매제 등에 쓰이는 재료이다. 또한 규조토는 실리카와 다량의 미세 기공이 균일하게 형성되어 열팽창을 기공이 보완하여 줌으로써 열충격에 의해 깨지는 것(파손 또는 크랙, 열충격 크랙)을 줄이고 급작스런 온도변화에도 원형을 유지하는데 유용한 재료이다.

해포석(Sepiolite)은 무기물 점토질 광물로써 고온의 알칼리 환경하에 수면아래에 퇴적된 것(스페인산)과 돌로마이트(Dolomite)나 석회암(Limestone)의 고온의 수분에 의하여 쪼개진 형태로 존재하기도 한다. 해포석은 일반적으로 Mg₄Si₆O₁₅(OH)·26H₂O 의 화학식을 가지며 흰색, 회색, 황색, 적색, 청녹색 등의 다양한 색을 갖고 산출된다. 비중은 2.0 이하이고, 경도가 2~2.5로서 사방정계에 속한다. 또한 바늘 모양(침상)의 결정구조를 가지고 있으며, 가볍고 기공이 있는 점토광물이다. 석면의 구조는 활석이 감겨져 있는 상태이나, 해포석의 입자 구조는 활석이 도포되어 쪼개진 층의 결정구조로 단섬유가 교차된 것이다. 섬유양쪽은 많은 긴 터널로 특별한 흡수 효과를 나타나게 된다. 비록 외형이 석면과 비슷할지라도 전체적인 구조는 다르며, 해포석은 길게 신장된 형태의 결정형을 가지며 길게 통하는 열린 채널의 결정구조를 가지는 복잡한 마그네슘 알루미늄 규산염 광물이다. 또한, 해포석은 섬유상 점토질 광물로써의 낮은 비중과 기공으로 인하여 매우 높은 표면적, 우수한 흡착능력 및 매우 뛰어난 탈색력, 결합력, 농밀화 능력을 지닌다. 특히 물이 분산시켰을 때 약 1㎛ 길이에 0.01㎛폭을 갖는 침상의 입자구조는 액상내에서 이들 결정이 불규칙한 격자상으로 연결된 채로 존재하기 때문에 뛰어난 농밀화 능력, 부유성 및 요변성을 갖는다. 따라서 용액의 점성이 증가하게 되며, 이들의 농도와 교반정도 및 pH를 조절함으로써 다양한 유동학적 특성들이 조절될 수 있다. 이러한 특성은 화학적 안정성과 결합하여 해포석을 캐리어로서 사용할 수 있게 해준다. 특히, 해포석은 다른 점토계 광물과는 달리 염분환경내 및 고온내에서 안정한 특성을 가지고 있다. 주요 용도로는 페인트의 증점제, 액상 세제, 접착제, 잉크, 광택제, 화장품의 침전제 및 부유제, 건축 단열재 및 충전제(휨강도 보강용)로 사용되어 진다.

본 발명에 따른 경량내화단열재는 상기에서 설명되어진 규회석, 규조토, 해포석으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 무기분체는 40~80 중량% 함유되는 것이 바람직하다. 상기 무기분체의 함유량이 40 중량% 미만일 경우에는 호퍼창에 적재된 프로브의 하중에 의하여 내열 보호관이 파손될 수 있고, 80 중량%를 초과할 경우에는 기존재보다 파괴하중이 열위하게 되므로 바람직하지 않다. 또한, 무기분체가 80 중량%를 초과하는 경우에는 가소성 반죽물을 제공할 수 없어서, 압출성형이 어렵고, 원하는 형상을 제조할 수 없게 되므로 바람직하지 않다.

또한, 본 발명의 주요구성인 퍼라이트(perlite)는 용암이나 마그마가 급격히 수냉되면서 형성된 암석으로 크게 흑요석, 진주암, 송지석으로 분류된다. 퍼라이트는 가볍고 밀도가 작으며 수많은 기공으로 구성되어 있기 때문에 맥주 및 공업용 폐수의 여과 필터, 농원예용 흙이나 골프장 또는 운동장 흙의 대용물로 이용되었다. 한편으로는 열전도율이 작고 녹는점이 높은 성질을 갖고 있어 열손실을 줄이는 보온재나 열을 차단하는 피복재 및 내화제의 용도로 보다 광범위하게 활용된다.

이러한 퍼라이트를 원광석을 분쇄하여 급격한 열(1000℃ 이상)을 가하면 내부에 함유된 휘발성분이 기화하면서 내부기공을 발생시키게 되고, 이로 인해 본래 부피의 약 5~20배 정도로 팽창하게 되는데 이를 팽창 퍼라이트(혹은 그냥 퍼라이트)라 하며 경량성, 단열성, 흡음성, 불연성 등의 특징이 있다. 더욱이, 분쇄된 원광의 약 30배까지 팽창되는 퍼라이트의 경우 그 비중이 0.04g/㎤ 으로 매우 가볍고, 공극율은 90%에 달하게된다. 본 발명에 따른 경량내화단열재는 퍼라이트(perlite)의 함량이 전체 경량 내화 단열재 대비하여 10~40 중량%가 바람직한데, 이는 전체 무게를 줄이고, 생산성 향상을 위함이다.

상기의 각 무기분체는 그 비중이 규회석 2.9, 규조토 2.05 ~ 2.15, 해포석 2.0 수준임을 알 수 있다. 이에 반해 퍼라이트는 1 미만으로, 특별히 본 발명에서는 부피비중이 0.5g/㎤ 이하의 퍼라이트를 사용하여 보다 높은 중량감소와 취급용이성을 얻을 수 있었다. 반면, 퍼라이트는 다공성이라는 특성으로 인해, 지나치게 많이 사용할 경우 강도가 열위하기 때문에 부피비중에 따라 그 비율을 제한할 필요성이 있다.

무기분체를 가공하기 위하여 결합제로써, 공업용 풀 혹은 일명 씨엠씨(CMC; 카르복시메틸셀룰로오스나트륨)로 불리는 유기바인더인 카르복시 메틸셀룰로오스를 사용함이 일반적이며, 본 발명에서도 씨엠씨를 사용하여 발명을 완성하였다. 본 발명에 따른 경량내화단열재는 씨엠씨의 함량을 1~10 중량%로 제한하는 것이 바람직하다. 이와 같이 씨엠씨의 함량을 제한하는 이유는 액상에 용해되어 수용성 결합제를 형성하여 가소성 반죽물을 제공하고, 점도 상승에 의한 압출성형 및 강도 향상을 하기 위함이다. 하지만, 씨엠씨는 건조 전 까지만의 성형성을 좌우하는 것으로 300℃에서는 완전 탈수된다. 따라서, 유기바인더인 씨엠씨의 함량을 많이 사용하는 것은 내열성이 저하되고, 고온에서 용손침식에 의한 외경소손 등이 열위한 점이다. 또한, 원재료의 가격도 무기바인더보다 월등히 비싸서 10% 이하로 제한하는 것이 바람직하다.

또한, 본 발명인 경량내화단열재는 보조제로써, 입자를 분리시켜주는 해교제 혹은 분산제로, 수산화나트륨, 탄산나트륨, 인산나트륨, 헥사메타인산나트륨, 알루민산 나트륨, 수산암모늄, 수산화 리튬, 탄산리튬, 알루민산리튬, 구연산리튬, 탄닌산 나트륨, 물유리 혹은 실리카졸과 파괴인성과 강도, 내충격성 등의 기계적 특성 향상에 도움이 되는 섬유상 조직인 글래스화이버, 종이가루 혹은 볏짚 중에서 선택된 1종 이상을 포함하여 구성된다. 특별히, 섬유상 조직인 글래스화이버는 종래에 다양한 용도로 사용되었으나, 인체에 유해하기 때문에 그 대체제로써, 볏짚을 사용하여 글래스화이버와 상기한 재료의 효과를 얻을 수 있어 매우 유용하다. 본원 명세서상에서 사용되는 용어인 보조제는 유-무기 바인더, 분산제, 보강제, 해교제 등의 모든 첨가제를 일컫는다. 또한, 본원 명세서상에서 유기바인더로는 씨엠씨가 있고, 유-무기바인더에는 물유리가 있는데, 물유리는 분산제의 기능도 할 수 있다. 또한, 글래스화이버, 볏짚, 종이가루는 보강제 역할을 하고, 이 중 종이가루는 분산제 기능도 할 수 있다.

지오폴리머(Geopolymer)는 세미크리스탈라인 알루미노-실리케이트 재료로써, 비정질의 3차원 망목구조의 재료이다. 지오폴리머 소재는 열저항성, 화학저항성, 기계적 특성이 매우 우수함이 알려져 있다. 지오폴리머의 지오는 '토양'을 뜻하며, 그 원료로써 알루미노 규산염계 무기 화합물(플라이 애쉬, 메타카올린, 고로슬래그 등), 알칼리성 활성화제, 물유리 등이 사용된다. 알칼리성 활성화제로는 수산화나트륨(NaOH)과 수산화 칼륨(KOH)이 주로 사용되며, 알칼리성 활성화제는 강염기로써, 화학 반응시에는 주로 물에 녹여 수용액을 만들어 사용한다. 물유리는 이산화규소와 알칼리를 융해해서 얻은 규산알칼리염을 진한 수용액으로 한 것으로, 공기 속에 있는 이산화탄소를 흡수해서 젤 모양의 규산이 석출되므로, 강한 접착력을 보인다. 플라이 애쉬는 미분탄을 연소하고 남은 석탄재를 말하는데, 구상인 입자 크기는 시멘트와 같은 정도며 알루미나와 실리카가 주성분이고 콘트리트의 혼화재로 사용된다. 메타카올린은 필러, 내화물, 고무, 페인트, 제약 등 폭 넓게 사용 가능한 카올린을 포졸란 반응으로 압축강도 및 내구성을 향상시킨 제품으로, 골재의 강도 증가와 결함 감소 및 골재와의 부착력 증대가 가능하다. 지오폴리머는 그 자체가 주원료인 구조체로 사용될 수도 있고, 특성상 무기바인더의 역할도 수행할 수 있다. 보통 시멘트, 물유리, 석고 등의 결합제는 상온에서 수화에 의해 고화되어 부피의 증가가 허용되지 않는다. 즉, 고화 후 전단응력 및 압축응력을 줄 수가 없지만, 지오폴리머는 상온 이상에서 건조 전까지 부피 증가에 따른 소성이 제공되므로, 그 입자들을 표면부터 깊고 가는 틈새에 주입하여 강고한 결합체 및 구조체에 사용되기에 적합하다, 즉, 무기바인더 및 주원료의 사용상에 적합한 원료이다. 그 원자재 가격이 비싸고, 그에 수반되는 강염기성 재료도 필요로 하는 단점이 있다. 또한, 압출성형에서는 씨엠씨에 의해 고화되지 않는 조금 높은 점성의 반죽물을 형성하는 것이 물유리에 의해 활성화되는 지오폴리머 보다는 작업성 및 성형성에서 더욱 효과적인 면이 있다.

지오폴리머는 상기의 규산염계 무기화합물을 알칼리 용액으로 활성화시켜 알루미노 실리케이트 겔이라는 새로운 물질을 생성시키고, 곧 바인더로 작용하여 입자들을 결합시키거나 혹은 화학적으로 결합한 세라믹 덩어리로 만든다. 이와 같이 활성화되는 중합과정은 Si-O-Al-O 결합을 구성하는 과정을 의미하며, 화학적 구성은 제올라이트(zeolites)와 유사하지만 비결정질의 미세구조를 보인다는 점에서 다르다.

본 발명에서 지오폴리머는 그 내열특성과 무기분체들의 결합력(결합강도) 증가에 기여한다.

상기의 분체들은 별도로 준비되는 용매에 의해 슬러리화되어 필요한 외형으로 성형되어 사용된다. 상기 용매에는 물을 기반으로 유-무기 바인더를 혼합하여 사용하며, 상기 유-무기 바인더에는 물유리가 가장 일반적이고, 추가로 벤토나이트, 인산염류, 메틸셀룰로오스(MC; Methyl cellulose) 등이 있다.

특별히, 본 발명에 따른 경량 내화 단열재는 고온(1300℃이상)에서 단시간(수분) 사용되는 재료에 매우 유리할 수 있으며, 더욱이 고온 용융체에 침지되어 단시간에 그 상태(온도, 성분, 레벨 등) 및 샘플을 채취할 수 있는 프로브의 외부 보호용 내열 보호관으로 활용되기에 충분하며, 통상 프로브용 내열보호관은 1300~1800℃ 정도의 고온인 용선이나 용강 속에 침지되어 온도 측정, 성분 측정 및 샘플 채취를 수행하는 프로브 측정부의 열화 방지와 안정적인 샘플링 조건 및 비산에 의한 작업자의 안정성 확보를 위하여 필수적으로 사용된다.

이하에서는 본 발명의 구성 성분의 배합예를 통해 혼합물을 만들고 일정한 시험방법에 따른 결과를 통해 본 발명의 효과 및 그 범위를 상술하고자 한다.

교반기를 이용하여 과립 형태의 슬러리 반죽물을 제조하고, 압출을 통해 막대 형태의 시편을 제조하여, 칼 및 절단 도구를 사용하여 일정한 길이로 컷팅하여, 가로×세로×높이가 10㎜×60㎜×10㎜의 시편을 제조하였다. 이 과정은 도 1에 도시되어 있다. 도 1을 참조하면, (a)는 교반기를 이용하여 과립 형태의 슬러리 반죽물을 제조하고, (b)는 상기 슬러리를 합체하여 압출통(10) 내부에 주입시킨 것이며, (c)는 슬러리 위에 가소성 매개물을 삽입하고, 그 위에 철재 누름판을 거취시켜 10 톤까지의 하중을 가할 수 있는 만능재료시험기(Universal testing machine) 상단 및 하단에 압축판을 거취시키고, 크로스헤드(20)를 서서히 하강시켜 (d)와 같은 막대 형태의 시편을 제조하고, 절단도구(30)를 사용하여 일정한 길이대로 컷팅할 수 있다.

아래의 표 1은 본원 발명의 청구항 1에 따른 발명재1 내지 8의 각 성분 배합비의 중량%를 나타낸다. 비교재로 사용된 기존재의 배합비는 중량%로, 규회석 65.0%, 소석회 5.0%, 카올린 14.5%, 카르복시 셀룰로오스(CMC) 6.5%, 종이가루 6.0%, 글래스파이버 3.0%로 배합되었다. 또한, 발명재 9 내지 10은 본원 발명의 청구항 4에 따른 실시예를 나타낸 것이다.

구분	규회석	규조토	해포석	퍼라이트	CMC	종이가루	볏짚	물유리	지오폴리머
발명재1	61	0.00	0.00	28	7.5	3.5	0.00	0.00	0.00
빌명재2	43	12	16.5	10.5	9.5	5.5	3.0	0.00	0.00
발명재3	43	22	0.00	16.0	9.0	5.5	4.5	0.00	0.00
발명재4	0.00	17	43	26.0	4.0	4.0	2.0	0.00	4.0
발명재5	55	11	0.00	18.0	1.5	2.5	1.5	5.0	5.5
발명재6	43	0.00	0.00	34.0	7.5	6.5	2.5	0.00	6.5
발명재7	65	0.00	0.00	16.0	5.5	5.5	2.5	0.00	5.5
발명재8	56	0.00	0.00	21.5	5.0	4.5	4.0	0.00	9.0
발명재9	63	16	0.00	0.00	0.00	0.00	0.00	10.5	10.5
발명재10	52	0.00	5	0.00	0.00	0.00	0.00	5.2	38.0

표 2는 비교재 및 상기 표 1의 발명재 각 시편의 물성 값을 나타낸 것으로, 시편 각 10개씩의 평균값이다. 본 실험에서 비교재로 사용된 기존재는 내열보호관의 제품으로 테스트하였다.

구분	변형길이(mm)	파괴하중(kgf)	무게(g)	수축두께(mm)
비교재	0.50	16	5.2	9.7
발명재1	0.52	22.5	4.8	10.1
발명재2	0.54	26.0	5.1	10.2
발명재3	0.53	23.1	4.9	10.2
발명재4	0.51	21.0	4.6	10.4
발명재5	0.50	28.2	4.5	10.2
발명재6	0.53	18.3	4.3	10.6
발명재7	0.51	24.9	4.8	10.1
발명재8	0.55	19.4	4.7	10.4
발명재9	0.50	23.4	5.0	10.1
발명재10	0.50	29.1	5.1	9.8

상기 표 2에서의 변형길이와 파괴하중은 3점 꺽임강도 방식의 측정으로 얻은 실험값이다. 변형길이와 파괴하중이 크다는 것은 하중에 잘 견디며 취성은 작고, 탄성이 있는 재질에서 나타나는 특성이기 때문에, 변형길이와 파괴하중이 큰 재료가 유리하다. 상기 표2를 참조하면, 비교재에 비해 발명재1 내지 8의 시편이 변형길이와 파괴하중이 크게 측정되어서 유리한 결과를 보이는 것을 확인 할 수 있다. 또한, 발명재1 내지 8은 비교재에 비하여 상대적으로 무게가 감소하여서 경량임을 확인할 수 있다. 발명재9 내지 10 역시 비교재에 비하여 상대적으로 무게가 감소하여서 경량임을 확인할 수 있다.

상기 표 2에서는 발명재1 내지 8이 비교재에 비하여 수축두께가 크다는 것을 알 수 있다. 발명재9 내지 10 역시 비교재에 비하여 수축두께가 크다는 것을 알 수 있다. 일반적으로, 성형한 시편을 건조하면 물리적으로 보유하고 있던 수분이 제거되어 수축하며 상당한 온도까지 계속된다. 그러나, 배합 시 알루미나와 실리카를 포함하는 광물들은 물을 흡수하면 약간이긴 하지만 팽창을 하며 퍼라이트와 같은 다공성 재료들은 더욱 부피가 증가한다. 이와 같은 이유로 퍼라이트를 사용한 상기 발명재1 내지 8 시편은 비교재보다 수축두께가 커 수축율이 작다는 것을 확인할 수 있다. 비록, 퍼라이트는 사용하지 않았지만, 발명재9 내지 10 역시 비교재에 비하여 수축두께가 크다는 것을 확인할 수 있다. 이와 같은 특성은 제품설계시 고려하여 제작되어야 할 것이다. 상기 발명재1 내지 8 시편은 퍼라이트 용융금속의 침지측정을 통해 종래와 유사한 정도의 내열 및 내비산성이 있다는 것도 확인할 수 있다.

이상 설명한 바와 같이 퍼라이트를 첨가하여 적정한 비율로 조합하여 성형한 시편의 특성은 기존재 보다 우수한 물리적 성능을 갖추었으며 생산량을 증가시킬 수 있는 기대요소가 있다.

10 : 압출통 20 : 크로스 헤드
30 : 절단도구 40 : 시편

Claims

규회석, 규조토, 해포석으로 이루어지는 군으로부터 선택된 적어도 1종 이상을 포함하는 무기분체 40~80 중량%;
퍼라이트(perlite) 10~40 중량%;
카르복시메틸 셀룰로오스 1~10 중량%;
보조제 2~10 중량%;및
지오폴리머 1~10 중량%를 포함하되,
상기 보조제는 수산화나트륨, 탄산나트륨, 인산나트륨, 헥사메타인산나트륨, 알루민산 나트륨, 수산암모늄, 수산화 리튬, 탄산리튬, 알루민산리튬, 구연산리튬, 탄닌산 나트륨, 물유리, 실리카졸, 글래스화이버, 종이가루 혹은 볏짚 중에서 선택된 1종 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 경량 내화 단열재.
제1항에 있어서,
상기 퍼라이트는 부피비중이 0.04~0.5g/cm³인 것을 특징으로 하는 경량 내화 단열재.
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제1항 및 제2항 중의 어느 한 항에 따른 경량 내화 단열재를 이용하여 제작된 것으로, 고온의 용선이나 용강 속에 침지되어 온도 측정, 성분 측정 및 샘플 채취를 수행하는 프로부의 외부를 보호하는 프로브용 내열보호관.