KR101650035B1 - 고온용 세라믹 디스크 및 그 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 고온용 세라믹 디스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 우수한 내열성 및 내마모성을 갖는 고온용 세라믹 디스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제(filler)를 포함하되, 상기 충전제는 점토(clay), 마이카(Mica) 및 알루미나로 이루어진 제1 충전제와, 세피올라이트(Sepiolite), 다이애터마이트(diatomite) 및 조노톨라이트(Xonotolite)로 이루어진 제2 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크 및 그 제조방법을 제공한다.

Description

고온용 세라믹 디스크 및 그 제조방법{CERAMIC DISK FOR HIGH TEMPERATURE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF}
본 발명은 고온용 세라믹 디스크 및 그 제조방법에 관한 것으로서 더욱 상세하게는 우수한 내열성 및 내마모성을 갖는 고온용 세라믹 디스크 및 그 제조방법에 관한 것이다.
일반적으로, 세라믹 디스크는 세라믹 원료를 슬러리(slurry)화한 후 이를 밀보드(millboard) 형태로 만들고, 이와 같이 만들어진 밀보드를 일정한 형태로 펀칭(punching)하는 일련의 공정을 통해 만들어진다.
이렇게 만들어진 세라믹 디스크는 고온 내열성을 가짐에 따라, 산업 전반의 고온 공정에 사용되는 제조 장치 혹은 설비에 적용되고 있다. 예를 들어, 세라믹 디스크는 디스크 롤 샤프트에 적층되어 고압으로 압축된 후, 표면 가공되어 스테인리스 APL(annealing & picking line) 내에서 스트립(strip)을 받쳐주는 서포트 롤(support roll)을 구성하거나 풀링 롤(pulling roll), 이송 롤(convey roll) 등의 디스크 롤에 적용된다. 또한, 세라믹 밀보드는 가스켓 형태로 제작되어, 철강의 제강 공정 설비에서 철과 내화물 사이를 실링(sealing)시켜주는 실링부재 혹은 백업 부재로 사용되기도 하고, 자동차용 엔진 가스켓, 머플러용 가스켓, 가스 보일러용 열소실 단열재, 연속 열처리로용 가스켓 등 다양한 고온용 가스켓 용도로 사용된다.
이러한 세라믹 디스크는 통상 500~1250℃에서 사용되나, 상온에서 밀보드 형성을 도와주기 위하여, 제조 시 펄프 등의 유기 섬유, 유기 바인더 등을 사용하게 되는데, 이러한 성분들은 200~300℃의 온도 상승 시 연소되어 없어지게 된다. 또한, 고온에서 사용되는 각종 무기 소재들도 고온에서 사용될 경우 소재 속의 열분해될 수 있는 성분이 제거되므로, 질량 감소, 즉, 강열감량(ignition loss)이 발생하게 된다. 이로 인해, 즉, 각종 충전제(filler)들의 자체 수축 및 강열감량으로 인해, 세라믹 디스크의 수축이 길이방향, 두께방향으로 발생하게 되어, 고온에서 사용 시 크랙 및 형상 변화, 화재 및 가스나 그을음 등이 발생하는 문제가 있었다.
이와 같은 문제를 해결하기 위해, 경우에 따라서는 사용 전 즉, 세라믹 디스크 상태에서 500~1000℃에서 8시간 정도 소성 후 롤을 조립하기도 한다. 이 경우, 500~1000℃의 범위에서 열분해될 수 있는 성분들이 제거된 후 불연분만이 남은 디스크로 롤 조립이 되므로, 고온에서 사용 시 표면 크랙 및 형상 변화를 최소화할 수 있으며, 가스, 그을음 발생 및 화재 위험을 방지할 수 있다.
그러나 상기의 온도로 소성하게 되면, 펄프 등의 유기 섬유는 타서 없어져 버리고 세라믹 섬유 등의 무기 섬유만 남게 되어 디스크 인장강도의 현저한 저하가 발생하게 됨과 아울러, 소성 시의 충전제들의 소결로 인하여 세라믹 디스크 압축률의 현저한 저하 또한 발생하게 된다.
이와 같이, 세라믹 디스크의 인장강도 및 압축률이 떨어지게 되면, 디스크 롤 제작을 위하여 세라믹 디스크를 샤프트에 적층하여 고압으로 압축할 경우, 세라믹 디스크는 가해지는 압력을 이기지 못하여 쉽게 파손되는 문제가 발생하게 된다. 이에 따라, 많은 매수의 세라믹 디스크를 압축할 수 없어, 고경도를 지닌 세라믹 디스크 롤 제작이 어려웠다. 즉, 종래에는 우수한 내열성 및 내마모성을 가진 세라믹 디스크 롤을 구현하기 어려운 문제가 있었다.
미국 공개특허공보 US2004/0220032(2004.11.04.)
본 발명은 상술한 바와 같은 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 우수한 내열성 및 내마모성을 갖는 고온용 세라믹 디스크 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고온용 디스크 롤에 적용되거나 가스켓과 같은 실링부재로 사용되는 고온용 세라믹 디스크를 제공하는 것이다.
이를 위해, 본 발명은, 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제(filler)를 포함하되, 상기 충전제는 점토(clay), 마이카(Mica) 및 알루미나로 이루어진 제1 충전제와, 세피올라이트(Sepiolite), 다이애터마이트(diatomite) 및 조노톨라이트(Xonotolite)로 이루어진 제2 충전제를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크를 제공한다.
여기서, 상기 무기 섬유는 15~30 중량부, 상기 유기 섬유는 1~5 중량부, 상기 제1 충전제는 30~65 중량부 및 상기 제2 충전제는 12~30 중량부로 포함될 수 있다.
이때, 상기 제1 충전제는 상기 점토 15~25 중량부, 상기 마이카 15~30 중량부 및 상기 알루미나 5~10 중량부로 이루어지고, 상기 제2 충전제는 상기 세피올라이트 5~15 중량부, 상기 다이애터마이트 4~8 중량부 및 상기 조노톨라이트 3~7 중량부로 이루어질 수 있다.
또한, 상기 무기 섬유는 세라믹 섬유 및 현무암(basalt) 섬유를 포함할 수 있다.
이때, 상기 세라믹 섬유는 15~25 중량부 및 상기 현무암 섬유는 3~8 중량부로 포함될 수 있다.
아울러, 세라믹 디스크는 바인더(binder)를 더 포함할 수 있다.
이때, 상기 바인더는 전분, 응집제 및 무기 바인더를 포함할 수 있다.
또한, 상기 바인더는 1~3 중량부로 포함될 수 있다.
한편, 본 발명은, 원료물질인 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제(filler)를 배합하는 배합단계; 상기 원료물질을 슬러리로 만드는 슬러리화단계; 상기 슬러리를 밀보드(millboard)로 만드는 밀보드 제작단계; 및 상기 밀보드를 펀칭하여 세라믹 디스크로 만드는 펀칭단계를 포함하되, 상기 배합단계에서는 상기 충전제로 점토, 마이카 및 알루미나로 이루어진 제1 충전제와, 세피올라이트, 다이애터마이트 및 조노톨라이트로 이루어진 제2 충전제를 사용하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크 제조방법을 제공한다.
여기서, 상기 배합단계에서는 상기 무기 섬유 15~30 중량부, 상기 유기 섬유 1~5 중량부, 상기 제1 충전제 30~65 중량부 및 상기 제2 충전제 12~30 중량부의 배합 비율로 배합할 수 있다.
또한, 상기 배합단계에서는 상기 점토 15~25 중량부, 상기 마이카 15~30 중량부, 상기 알루미나 5~10 중량부, 상기 세피올라이트 5~15 중량부, 상기 다이애터마이트 4~8 중량부 및 상기 조노톨라이트 3~7 중량부의 배합 비율로 배합할 수 있다.
그리고 상기 배합단계에서는 상기 제2 충전제를 500℃ 이상에서 소성하여 배합할 수 있다.
게다가, 상기 배합단계에서는 배합하는 상기 무기 섬유로 세라믹 섬유 및 현무암 섬유를 사용할 수 있다.
아울러, 상기 펀칭단계 후 만들어진 세라믹 디스크를 소성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 쿠션성 충전제(filler)로 세피올라이트, 다이애토마이트 및 조노톨라이트를 소정의 배합 비율로 배합함으로써, 고온 소성 후 세라믹 디스크의 압축률 및 인장강도를 향상시킬 수 있고, 이로 인해, 세라믹 디스크가 파손되는 현상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면, 현무암 섬유(basalt fiber)를 첨가함으로써, 유기 섬유의 연소로 인하여 현저하게 떨어진 소성 후의 세라믹 디스크의 인장강도를 강화시킬 수 있고, 압축률 또한 보다 증가시킬 수 있다.
즉, 본 발명에 따르면, 고온용 디스크 롤로 사용되거나 고온용 가스켓과 같은 실링부재로 사용되는 세라믹 디스크의 인장강도 및 압축률을 향상시킬 수 있고, 이를 통해, 소성 후에도 고강도 압축이 가능하므로, 우수한 내열성 및 내마모성을 갖는 고온용 디스크 롤이나 실링부재를 제작할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 디스크 제조방법을 나타낸 공정 순서도.
이하에서는 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 디스크 및 그 제조방법에 대해 상세히 설명한다.
아울러, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지 기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.
본 발명의 실시 예에 따른 고온용 세라믹 디스크는 예컨대, 다매로 적층 압착되고 샤프트에 체결되어 고온용 디스크 롤을 이루거나 보일러, 자동차, 철강 설비의 기밀 유지에 사용되는 가스켓(gasket)과 같은 실링부재로 가공되는 고온용 세라믹재이다. 이러한 고온용 세라믹 디스크는 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제(filler)를 포함하여 형성된다.
무기 섬유는 전체, 즉, 세라믹 디스크 100 중량부 기준으로, 13~17 중량부로 포함될 수 있다. 무기 섬유는 슬러리 상태에서 충전제와의 결합을 이루고, 세라믹 디스크가 고온에서 사용될 경우, 충전제의 표면 탈락을 방지해주는 역할을 한다. 그러나 제조 과정에서 상기의 최대 비율을 초과해 투입되면, 슬러리 상태에서 분산이 어렵고, 상기의 최소 비율 미만으로 투입되면, 고온에서 충전제의 표면 탈락이 발생되거나 세라믹 디스크의 고온 내구성이 취약해진다. 이러한 무기 섬유는 세라믹 섬유를 포함할 수 있다. 이때, 세라믹 섬유는 단섬유로, 충격에 취약하다. 따라서, 무기 섬유는 세라믹 섬유 외에 현무암 섬유(basalt fiber)를 포함할 수 있다. 현무암 섬유는 세라믹 디스크를 고온용 롤에 적용하거나 실링부재로 가공하기 전 예컨대, 650℃에서 소성하더라도 그 자체는 소성되지 않기 때문에 세라믹 디스크 소성 후 세라믹 디스크의 인장강도를 강화시키는 역할을 한다. 또한, 현무암 섬유는 다른 무기 섬유보다 열팽창 계수(CTE)가 상대적으로 크기 때문에, 세라믹 디스크 소성을 통해 현무암 섬유가 팽창된 후 이를 상온에서 식혔을 때, 현무암 섬유 주위로 다공성 구조가 형성된다. 이에 따라, 현무암 섬유는 세라믹 디스크 소성 후 세라믹 디스크의 압축률을 증가시키는 인자로 작용하게 된다.
이와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 무기 섬유는 세라믹 섬유 및 현무암 섬유를 포함할 수 있다. 이때, 세라믹 섬유는 15~25 중량부, 현무암 섬유는 3~8 중량부로 포함되어 무기 섬유를 이룰 수 있다. 이 밖에도 무기 섬유는 다른 장섬유를 포함할 수 있다. 예를 들어, 무기 섬유는 금속 섬유(metal fiber)나 암면(rock woll)을 포함할 수 있다.
유기 섬유는 펄프(pulp)로 이루어질 수 있다. 이러한 유기 섬유는, 세라믹 디스크 100 중량부 기준으로 1~5 중량부로 포함될 수 있다. 이러한 유기 섬유는 슬러리에서 충전제를 잡아주며, 제지 공정과 유사한 밀보드 제작과정에서 밀보드 형성을 용이하게 해주는 역할을 한다. 그러나 제조과정에서 유기 섬유가 상기의 최대 비율을 초과해 투입되면, 고온에서 사용 시 연소되어 없어지므로, 세라믹 디스크의 강열감량이 커져서 고온에서 세라믹 디스크의 내구성이 취약해지고, 유기 섬유가 상기의 최소 비율 미만으로 투입되면, 제품 형성이 어렵게 된다.
충전제(filler)는 세라믹 디스크 100 중량부 기준으로, 40~83 중량부로 포함될 수 있다. 이러한 충전제는 내마모성 충전제와 쿠션성 충전제를 포함한다. 여기서, 세라믹 디스크의 내마모성을 부여하기 위해 사용되는 내마모성 충전제는 점토, 마이카(Mica) 및 알루미나로 이루어지고, 세라믹 디스크의 압축률을 향상시키기 위해 사용되는 쿠션성 충전제는 세피올라이트(Sepiolite), 다이애터마이트(diatomite) 및 조노톨라이트(Xonotolite)로 이루어진다.
내마모성 충전제를 이루는 점토(clay)는 고온에서 세라믹 디스크를 소성하는 경우, 경화되는 특성이 있어, 세라믹 디스크의 내마모성 향상에 중요한 역할을 하지만, 가공, 압축 및 현장 적용을 위한 압착 시 세라믹 디스크의 파손을 유발하는 주된 요인이 된다. 이에, 본 발명의 실시 예에서, 점토는 15~25 중량부로 세라믹 디스크에 포함될 수 있다. 또한, 마이카는 15~30 중량부로 세라믹 디스크에 포함될 수 있고, 알루미나는 5~10 중량부로 세라믹 디스크에 포함될 수 있다. 여기서, 상기와 같은 내마모성 충전제가 제조과정에서 각각의 최대 비율을 초과하여 투입되면, 내마모성은 좋아지지만 세라믹 디스크가 경화되어, 롤 조립 및 사용 시에 파손될 확률이 높아지게 되고, 각각의 초소 비율 미만으로 투입되면, 세라믹 디스크의 내마모성이 나빠져서 수명이 짧아지게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에서는 세라믹 디스크의 파손을 방지하기 위해, 점토, 마이크 및 알루미나로 이루어진 내마모성 충전제의 함량을 종래보다 줄이게 된다. 이에 따라, 쿠션성 충전제는 줄어든 내마모성 충전제의 함량을 보완하기 위해 사용된다.
여기서, 쿠션성 충전제를 이루는 세피올라이트는 유연성이 있는 섬유상으로 고온 특성이 우수하다. 이러한 세피올라이트는 세라믹 디스크의 쿠션성을 좋게 하여 세라믹 디스크를 소성 후 고압으로 압축하였을 때 세라믹 디스크가 파손되는 현상을 방지하는 역할을 한다. 또한, 세피올라이트는 점토의 통수성을 강화하고, 인장강도 및 압축률을 상승시키는 역할을 한다. 본 발명의 실시 예에서, 이러한 세피올라이트는 5~15 중량부로 세라믹 디스크에 포함될 수 있다.
또한, 다이애터마이트는 고온 특성이 우수함과 동시에 흡수성이 뛰어나 세라믹 디스크 제조를 용이하게 한다. 이러한 다이애터마이트는 미세한 다공질로 이루어져 있어서, 세라믹 디스크의 쿠션성을 좋게 한다. 본 발명의 실시 예에서, 이러한 다이애터마이트는 4~8 중량부로 세라믹 디스크에 포함될 수 있다.
또한, 조노톨라이트(6CaO·6SiO2·H2O)는 예컨대, 성게와 같은 구조로 이루어져 있다. 즉, 조노톨라이트는 침상 구조와 다공성 구조를 동시에 가지고 있어, 세라믹 디스크 소성 후 세라믹 디스크의 압축률을 상승시키고, 인장강도 강화에도 효과가 있어, 세라믹 디스크를 압축하거나 가공하는 경우 크랙이 발생되는 현상을 방지하는 역할을 한다. 이러한 조노톨라이트는 3~7 중량부로 세라믹 디스크에 포함될 수 있다. 여기서, 상기와 같은 쿠션성 충전제가 제조과정에서 각각의 최대 비율을 초과하여 투입되면, 제조되는 세라믹 디스크가 너무 부드러워져서 내마모성이 나빠지게 되고, 세라믹 디스크 소성 시 소결되지 않아서 취급이 어렵게 된다. 또한, 쿠션성 충전제가 제조과정에서 각각의 최소 비율 미만으로 투입되면, 세라믹 디스크의 압축률이 떨어져서 세라믹 디스크 압축 시 파손될 확률이 높아지게 된다.
한편, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 디스크는 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제의 결합력을 향상시키는 역할을 하는 바인더(binder)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 바인더는 전분, 응집제 등의 유기 바인더 및 코로이달 실리카 등의 무기 바인더를 포함할 수 있다. 이러한 바인더는 세라믹 디스크 100 중량부 기준으로, 1~3 중량부로 포함될 수 있다. 예를 들어, 전분은 1.2 중량부로 포함될 수 있고, 응집제는 0.8 중량부로 포함될 수 있으며, 무기 바인더는 1 중량부로 포함될 수 있다. 이때, 유기 바인더는 세라믹 디스크를 디스크 롤 또는 실링부재로 적용하기 전 소성하는 과정에서 없어지나, 무기 바인더는 소성 이후에도 연소되지 않고 세라믹 디스크에 남아 있을 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 고온용 세라믹 디스크는 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제 각각을 상기와 같은 함량 혹은 비율로 포함함으로써, 고온 소성 후 압축률 및 인장강도가 향상될 수 있고, 이로 인해, 고온 소성 후 압축 시 파손되는 현상이 방지될 수 있다.
이하, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 디스크 제조방법에 대하여 도 1을 참조하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 디스크 제조방법을 나타낸 공정 순서도이다.
도 1에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 세라믹 디스크 제조방법은 배합단계(S1), 슬러리화단계(S2), 밀보드 제작단계(S3) 및 펀칭단계(S4)를 포함한다.
먼저, 배합단계(S1)는 세라믹 디스크의 원료물질인 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제를 배합하는 단계이다. 여기서, 무기 섬유로는 세라믹 섬유 및 현무암 섬유를 사용할 수 있다. 또한, 유기 섬유로는 펄프를 사용할 수 있다. 그리고 본 발명의 실시 예에서, 충전제로는 점토, 마이카 및 알루미나로 이루어진 내마모성 충전제와, 세피올라이트, 다이애터마이트 및 조노톨라이트로 이루어진 쿠션성 충전제를 사용한다.
배합단계(S1)에서는 무기 섬유 15~30 중량부, 유기 섬유 1~5 중량부 및 충전제 40~83 중량부의 배합 비율로 배합할 수 있다. 이중, 내마모성 충전제를 이루는 점토, 마이카 및 알루미나는 각각, 15~25 중량부, 15~30 중량부 및 5~10 중량부의 배합 비율로 배합할 수 있고, 쿠션성 충전제를 이루는 세피올라이트, 다이애터마이트 및 조노톨라이트는 각각, 5~15 중량부, 4~8 중량부 및 3~7 중량부의 배합 비율로 배합할 수 있다. 이때, 배합단계(S1)에서는 고온에서 압축률을 유지해주는 쿠션성 충전제인 세피올라이트, 아이애토마이트 및 조노토라이트를 믹싱하여 대략 500℃ 이상의 온도로 소성한 후 다른 물질과 배합하는 것이 바람직하다. 이와 같이, 쿠션성 충전제를 소성한 후 다른 물질과 배합하면, 후속 공정을 통해 밀보드 제작 시 세라믹 디스크에 기공성과 섬유성을 동시에 부여하여, 최종적으로 제조되는 세라믹 디스크의 인장강도를 높이면서 쿠션성을 부여할 수 있게 된다.
한편, 배합단계(S1)에서는 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제를 물성 별로 분류하여 복수 회에 걸쳐 배합할 수 있다. 예를 들어, 무기 섬유와 충전제 중 일부를 먼저 배합한 다음, 세정(cleaning)하고, 그 후 나머지 충전제와 유기 섬유를 미리 배합된 배합물에 첨가하는 방식으로 2차 배합할 수 있다.
다음으로, 슬러리화단계(S2)는 소정의 배합비로 배합된 원료물질을 슬러리로 만드는 단계이다. 슬러리화단계(S2)에서는 배합된 원료물질을 증류수 등의 용매에 넣고 교반하여 슬러리를 만든다. 이때, 슬러리화단계(S2)에서는 용매에 예컨대, 전분 및 응집제와 같은 유기 바인더 및 코로이달 실리카와 같은 무기 바인더를 원료물질 100 중량부 기준으로, 1~3 중량부 첨가할 수 있다.
다음으로, 밀보드 제작단계(S3)는 제조된 슬러리를 밀보드(millboard)로 만드는 단계이다. 밀보드 제작단계(S3)에서는 초조설비 및 진공설비 등을 이용하여 슬러리를 판상의 밀보드로 만든다. 밀보드 제작단계(S3) 완료 후 펀칭단계(S4)를 진행하기 전, 제작된 밀보드를 건조하는 건조 공정을 진행해주어야 한다. 이때, 판상의 밀보드가 건조 과정에서 뒤틀리거나 휘는 것을 방지하기 위해, 여러 장의 밀보드를 적층한 후 중력 방향으로 하중을 가해주는 것이 바람직하다.
마지막으로, 펀칭단계(S4)는 제작 후 건조된 밀보드를 펀칭하여 세라믹 디스크로 만드는 단계이다. 펀칭단계(S4)에서는 한 장의 밀보드로부터 복수 개의 세라믹 디스크를 펀칭을 통해 제조한다. 이때, 펀칭단계(S4)에서는 최종적으로 적용되는 제품에 맞게 다양한 형태의 펀칭기구를 통해 세라믹 디스크를 제조할 수 있다.
펀칭단계(S4)를 통해 세라믹 디스크를 제조한 후, 이를 압축하거나 실링부재로 가공하기 전, 고온에서의 형상 수축 및 강열감량 발생으로 인해 초래되는 문제, 예컨대, 가스, 그을음 및 변형 등을 방지하기 위해, 600~1000℃에서 8시간 정도 소성 후 압축하거나 가공하는 것이 바람직하다.
Figure 112014003692616-pat00001
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시 예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 상기의 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
그러므로 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 국한되어 정해져서는 아니 되며, 후술하는 특허청구범위뿐만 아니라 특허청구범위와 균등한 것들에 의해 정해져야 한다.

Claims (14)

  1. 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제(filler)를 포함하되,
    상기 충전제는 점토(clay), 마이카(Mica) 및 알루미나로 이루어진 제1 충전제와, 세피올라이트(Sepiolite), 다이애터마이트(diatomite) 및 조노톨라이트(Xonotolite)로 이루어진 제2 충전제를 포함하고,
    상기 무기 섬유는 세라믹 섬유 및 현무암(basalt) 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 무기 섬유는 15~30 중량부, 상기 유기 섬유는 1~5 중량부, 상기 제1 충전제는 30~65 중량부 및 상기 제2 충전제는 12~30 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제1 충전제는 상기 점토 15~25 중량부, 상기 마이카 15~30 중량부 및 상기 알루미나 5~10 중량부로 이루어지고, 상기 제2 충전제는 상기 세피올라이트 5~15 중량부, 상기 다이애터마이트 4~8 중량부 및 상기 조노톨라이트 3~7 중량부로 이루어진 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 상기 세라믹 섬유는 15~25 중량부 및 상기 현무암 섬유는 3~8 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크.
  6. 제1항에 있어서,
    바인더(binder)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 바인더는 전분, 응집제 및 무기 바인더를 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 바인더는 상기 세라믹 디스크 100중량부 기준으로, 1~3 중량부로 포함되는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크.
  9. 원료물질인 무기 섬유, 유기 섬유 및 충전제(filler)를 배합하는 배합단계;
    상기 원료물질을 슬러리로 만드는 슬러리화단계;
    상기 슬러리를 밀보드(millboard)로 만드는 밀보드 제작단계; 및
    상기 밀보드를 펀칭하여 세라믹 디스크로 만드는 펀칭단계;
    를 포함하되,
    상기 배합단계에서는 상기 충전제로 점토, 마이카 및 알루미나로 이루어진 제1 충전제와, 세피올라이트, 다이애터마이트 및 조노톨라이트로 이루어진 제2 충전제를 사용하고,
    상기 배합단계에서는 상기 제2 충전제를 500℃ 이상에서 소성한 후, 나머지 상기 원료물질과 배합하며,
    상기 배합단계에서는 배합하는 상기 무기 섬유로 세라믹 섬유 및 현무암 섬유를 사용하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크 제조방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 배합단계에서는 상기 무기 섬유 15~30 중량부, 상기 유기 섬유 1~5 중량부, 상기 제1 충전제 30~65 중량부 및 상기 제2 충전제 12~30 중량부의 배합 비율로 배합하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크 제조방법.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 배합단계에서는 상기 점토 15~25 중량부, 상기 마이카 15~30 중량부, 상기 알루미나 5~10 중량부, 상기 세피올라이트 5~15 중량부, 상기 다이애터마이트 4~8 중량부 및 상기 조노톨라이트 3~7 중량부의 배합 비율로 배합하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크 제조방법.
  12. 삭제
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서,
    상기 펀칭단계 후 만들어진 세라믹 디스크를 소성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 고온용 세라믹 디스크 제조방법.
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Families Citing this family (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101600436B1 (ko) * 2015-12-24 2016-03-07 주식회사 마산 고온용 세라믹 디스크 자동 제조 시스템
KR101643167B1 (ko) * 2016-02-18 2016-08-10 대한동방 주식회사 열처리로에 설치되는 디스크 롤 및 그 디스크 롤의 제작방법
KR101643168B1 (ko) * 2016-03-02 2016-07-27 대한동방 주식회사 향상된 사용수명을 가지는 반송용 롤 및 그것의 제작방법
CN112624778B (zh) * 2020-12-18 2023-03-21 山东鲁阳节能材料股份有限公司 一种高强度高密度无机纤维制品及其制备方法
KR102468065B1 (ko) * 2022-08-29 2022-11-18 케이알에스티대한동방(주) 생체용해성 섬유가 포함된 판유리 제조용 롤 디스크, 그것으로 제작된 롤 및 그 롤 디스크의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004299984A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Nichias Corp ディスクロール及びその製造方法
JP2009300502A (ja) 2008-06-10 2009-12-24 Nichias Corp セラミックスローラ
KR101007915B1 (ko) 2010-04-15 2011-01-14 엔아이테크 주식회사 고온로용 디스크 롤용 디스크 및 이 디스크로 제조된 고온로용 디스크 롤

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09132673A (ja) * 1995-11-08 1997-05-20 Taiyo Kagaku Co Ltd 耐ブリード性を改良した充填材組成物
US8636633B2 (en) 2003-03-31 2014-01-28 Nichias Corporation Disc roll

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004299984A (ja) 2003-03-31 2004-10-28 Nichias Corp ディスクロール及びその製造方法
JP2009300502A (ja) 2008-06-10 2009-12-24 Nichias Corp セラミックスローラ
KR101007915B1 (ko) 2010-04-15 2011-01-14 엔아이테크 주식회사 고온로용 디스크 롤용 디스크 및 이 디스크로 제조된 고온로용 디스크 롤

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