KR20010077933A - 입자 물질 접합용 점결제 성분 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 입자 물질 접합용 점결제 성분에 관한 것이다. 접합된 입자 물질 및 접합된 입자 물질을 형성하는 방법은 한정된다. 상기 물질은 알칼리의 존재하에 금속염을 생성할 수 있는 금속 산화물 입자를 포함한다. 이 금속 산화물 입자는 전형적으로 알칼리 용액 내에서 용해되고, 그 다음에 건조되며, 따라서 용해되지 않는 금속 산화물 코어는 남게 되고, 인접 입자의 금속염에 및/또는 충전제에 차례로 접합되는 금속염에 의해 둘러싸인다.

Description

입자 물질 접합용 점결제 성분{BINDER COMPOSITIONS FOR BONDING PARTICULATE MATERIAL}
본 발명은 입자 물질 접합용 점결제 성분에 관한 것이다. 본 발명은 주조 산업에서 접합된 입자 물품을 형성하기 위하여 주형 및 코어를 포함하고, 예를 들어, 라이닝 및 용융 금속에 사용하기 위한 단열 및 발열성의 이송기 슬리브 및 복식(즉, 단열 및 발열성의) 슬리브와 같은 다른 내화성 물품을 포함하는 특수한 장치를 가진다.
예를 들어 주물사와 같은 내화성의 접합된 입자 물질로부터 주형 및 코어를 형성하는 것은 공지되어 있다. 접합된 입자 물질로부터 레이들(ladle), 이송기 머리 라이닝, 이송기 슬리브 및 이와 유사한 것과 같은 다른 내화성 물품을 형성하는 것도 공지되어 있다. 이송기 슬리브는 용융 금속을 위한 저장소를 제공하고, 이 용융 금속을 이 용융 금속이 사용된 주물보다도 더 오래 용융된 상태로 유지하게 한다. 따라서, 상기 이송기 슬리브는 상기 주물을 계속 이송 가능하게 하고, 상기 주물이 응고함에 따라 견고하고 강한 주물을 제공한다. 이 결과로서 라이닝 및 이송기 슬리브와 같은 내화성 물품은 종종 열 손실을 감소시키기 위하여 단열재로부터형성된다. 다른 출원이 내구력이 있고 온도 범위 전체에 걸쳐 반복적으로 순환할 수 있는 단열재를 필요로 하지만 몇몇 출원(이송기 슬리브와 같은)은 소모할 수 있는 단열재의 사용을 수반한다. 고등급, 저밀도 단열재(전형적으로 0.5 g/㏄)는 공지되어 있고, 이것은 세라믹 섬유에 기초를 두고 있다. 실리카에 기초를 두는 고밀도 생성 물질은 전형적으로 산개한 구멍이 있는 구조를 가진다.
이송기 슬리브는 소위 "플라이 애쉬 부유물"(종종 상표 "Extendospheres" 또는 "Cenospheres"에 의해 공지됨)과 같은 폐기물 규산질 물질의 수지 접합을 포함하는 다양한 방법에 의해 생산된다. 주형 및 코어는 종종 실리카 및/또는 다른 주물사의 수지 접합에 의해 생산된다. 상기 슬리브, 주형 또는 코어가 원형 상자에서 경화되는 기체인 경우, 상기 수지가 충분한 힘 및 치수의 정확성을 획득할 수 있게 하므로, 일반적으로 수지 접합이 사용된다. 그러나, 용융 금속의 존재하에서 상기 사용된 수지는 일반적으로 상당량의 증기 및 기체를 발생시킨다. 몇몇 환경에서, 이 연기 및 기체는 상기 용융 금속에 흡수되는데 이것은 질의 저하를 가져온다. 상기 연기 문제는 예를 들어 상기 수지를 연소하는데 불충분한 용융 금속 열이 존재하나 매연 및 연기와 같은 성분을 휘발시키는데 충분한 용융 금속 열이 존재하는, 알루미늄을 포함하는 저온 합금의 주조에 있어서 특히 문제가 된다. 주형, 코어 및 이송기 슬리브와 같은 접합된 입자의 내화성 물품이 연기 및 매연 발생의 문제 없이 훌륭한 치수 정확도로 생성될 수 있다면 유리할 것이다.
제 1 국면에서 본 발명은 이하 단계로 구성되는 접합된 입자 물질의 생산 방법을 제공한다.
- 알칼리의 존재하에 금속염을 형성할 수 있는 입자 금속 산화물에 알칼리 를 결합.
- 반응하지 않은 입자 코어가 건조 후에 잔존하는 방법으로 금속 산화물 입자 각각의 부분이 금속염을 형성한 후에 그 입자를 건조.
결과적으로 생성되는 접합된 입자 물질에서 각각의 금속 산화물 입자의 금속 산화물 코어를 유지함으로써, 일반적으로 내화 및/또는 단열 기능이 제공되고, 고도의 치수 안정도 및 정확도가 성취될 수 있다. 또한, 상기 금속 산화물 입자의 외부 표면이 일반적으로 용해되기 때문에 인접한 금속 산화믈 입자간의 고도의 접합이 성취되고, 따라서, 인접한 금속 입자 산화물 사이에 형성되는 접합이 가능하고, 이 접합은 건조 후에 응고된다.
"금속"이라는 용어가 본 명세서에서 사용되는 경우에, 이것은 실리콘과 같은 준 금속을 포함하는 것으로 의도된다. "금속 산화물"이라는 용어가 사용된 경우에, 이것은 일반적으로 내화성 재료, 단열재, 건축 자재, 또는 다른 접합된 입자 물질로 사용될 수 있는 고체 금속 산화물에 대하여 사용된다. 여기서 "입자 물질"이라는 표현이 사용되는 경우에, 그것은 그것의 범위 내에 섬유질 물질 및/또는 과립 물질 및/또는 분말 물질 및/또는 미세 입자 등을 포함한다. "금속염"이란 용어는 여기서 산소 음이온을 언급하기 위해 사용되는데, 이것은 특히 금속 및 산소 음이온을 형성하기 위하여 금속(실리콘과 같은 준 금속 포함) 양이온에 산화 이온 O2-이배위 결합함으로써 형성되는 것으로 간주되고, 알칼리성 조건하에서 될 수 있는 한 수산화물 그룹을 포함하는 것으로 간주된다. 이것은 수성 용액에서 전형적인 종류이지만, 이것의 정확한 구조는 종종 간단한 개별적인 종류보다 복잡하고, 전형적인 예로 규산염, 티탄산염, 알루미늄산염, 아연산염, 게르마늄산염 등을 포함한다. 상기 금속 및 산소 음이온(금속염)은 상기 알칼리에서 유래하는 알칼리 금속 양이온(Na+또는 K+와 같은)과 접합한다.
가장 전형적으로 상기 알칼리는 수성 용액의 형태로 존재하는데, "건조"는 상기 금속 산화물 및 상기 알칼리 용액의 혼합물로부터 물을 제거하는 것에 관련된다. 그러나, 상기 반응이 상기 기체 또는 용융된 상에서 행해지는 경우에는, "건조"는 상기 금속 산화물과 상기 알칼리 사이의 반응을 일으키기 위한 조건을 반응을 멈추게 하기 위하여 조정하는 것을 의미한다.
바람직하게 사용되는 금속 산화물은 실리카 연기, 미세 알루미나, 미세 티타늄, 산화 아연 등을 포함한다("미세"라는 용어의 사용은 상기 산화물의 미세 입자 형태를 지시한다). 상기 물질이 알칼리 용액의 존재하에서 금속염을 용이하게 형성한다.
단열재 내에서 "점결제"로서 기능하는 상기 금속 산화물의 형태가 본 발명에 따라 생산된다.
상기 금속 산화물은 플라이 애쉬, 플라이 애쉬 부유물(FAF) 또는 산화 가능한 폐기물 산화물과 같은 폐기물 규산질 물질일 수도 있다. 따라서, 유용한 생성물질이 폐기물 물질을 사용하여 생산될 수 있다. (플라이 애쉬 부유물은 실리카 및/또는 알루미나의 속이 빈 미세 구형이고, 이것들은 될 수 있는 한 다른 성분과 함께 일반적으로 규산 알루미늄을 구성한다.) 다양한 금속 산화물이 사용될 수 있다. 예를 들어 실리카 주물사, 보오크사이트, 알루미나, 펄라이트 등이 사용될 수 있다. 그러나 일반적으로 이러한 물질(FAF 포함)은 접합된 입자 물질의 "충전제" 성분을 구성하고, 주 접합 기능을 제공하기 보다는 상기 접합된 입자 물질의 "팽창제"를 형성한다. 상기 충전제 또는 충전제간의 화합물은 전형적으로 점결제(상기 정의된 것과 같음)과 접합하고, 점결제에 의해 접합된다. 그러나, 금속 산화물 점결제 또는 충전제 중의 하나는 그 자신이 상기 접합된 입자 물질을 형성하기 위하여 사용될 수 있다는 것이 인지된다. 또한, 상기 접합된 입자 물질의 존재하에서 사용되는 몇몇 충전제는 반응성있는 산화물 농도를 가지지 않을 수 있고, 따라서, 물질 접합에 있어서 상대적으로 약한 접합을 형성할 수 있다. 비 산화물 충전제가 사용되는 경우에는 이것이 계속 규산염, 알루미늄산염, 티탄산염, 아연산염 등과 같은 금속염과 접합할 수 있는 것이 바람직하다.
상기 알칼리는 수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 리튬 등과 같은 강 알칼리로부터 생성되는 용액인 것이 바람직하다. 수산화 나트륨은 그것의 상대적인 존재비 및 저비용 때문에 가장 바람직하다.
상기 방법의 바람직한 변형에서, 상기 점결제 물질은 상기 충전제 물질과 미리 혼합된 상기 알칼리 용액과 미리 혼합된다. 상기 알칼리 용액이 수산화 나트륨에 기초를 두는 경우, 미리 혼합된 혼합물의 사용은 요구되는 알칼리 용액의 양을최소화시킬 수 있다. 이것은 나트륨이 접합된 입자 물질에서 용제로서 작용하고, 이것은 결과적으로 생성되는 접합된 입자 물질에서 나트륨의 존재를 최소화하는데 바람직하며, 상기 미리 혼합된 혼합물의 형성이 결과적으로 생성되는 접합된 입자 물질에서 존재하는 나트륨의 양을 감소시키는데 도움이 됨이 인지되었기 때문이다.
건조 단계는 전자 레인지 또는 단지에서 행해지는 것이 바람직하다. 마이크로파 복사선은 건조 및 접합 형성, 이에 따른 금속 산화물 코어의 유지에 편리함이 인지되어 왔다. 그러나, 종래의 대류 및 복사 오븐 및 단지는 단열 가열되는 캔으로 사용될 수 있다. 부가적 또는 대안적으로, 가열된 코어 상자는 사용되고 또는 사용되거나, 건조가 실제 적용되는 진공에 의하여 일어날 수 있다. 따라서, 상기 건조는 대류 및/또는 전도 및/또는 복사(마이크로파 및/또는 적외선 복사선)에 의한 가열 및/또는 증발에 의한 가열, 바람직하게는 감소된 압력 즉, 진공 또는 부분적인 진공의 적용에 의한 가열에 의해 일어나는 것이 바람직하다.
본 발명의 몇몇 바람직한 변형에서, 상기 건조 단계 이전에 경화 단계가 있다. 즉, 상기 금속염은 건조되기 이전에 부분적으로 또는 완전히 경화될 수 있다. 이것은 상기 입자 물품의 강도를 증가시키고, 건조 단계 이전에 상기 물품의 변형 또는 손상의 가능성을 감소시키는 장점이 있다. 유리하게도, 이산화 탄소 기체가 예를 들어, 상기 물품이 형성되는 코어 상자 또는 상기 입자가 형성되는 이와 유사물 내에서 상기 입자 물품에 제공될 수 있다. 상기 미리 혼합된 혼합물(점결제 물질 및 알칼리 용액의)이 예를 들어, 그것의 준비 및 또는 상기 미리 혼합된 혼합물이 마이크로파 복사선에 노출된 후에 일어나는 시간 주기(바람직하게는 최소 6시간)동안 지탱할 수 있게 함으로써 노화되는 경우에는(특히 최소 약간의 탈수가 일어나는 경우에는) 상기 경화 단계는 일반적으로 촉진된다.
상대적으로 높은 점결제 함량을 갖는 수치는 높은 저장 강도(즉, 경화 강도)를 가지나 낮은 발화 강도(즉 온도 쇼크 저항력)를 가지는 것이 인지된다. 이러한 수치는 이송기 슬리브 및 라이저 슬리브 및 라이닝으로 사용되는 것이 바람직하다.
상대적으로 낮은 점결제 함량을 갖는 수치는 높은 발화 강도 및 낮은 경화 강도를 가지는 것이 인지된다. 이러한 수치는 내화성 벽돌과 같은 내화성 단열재로 사용되는 것이 바람직하다.
접합된 입자 물질은 다양한 밀도로 생산될 수 있다. 고밀도 물질은 일반적으로 덜 단열적인 기능을 갖는 건축 요소로서의 사용에 적절하다.
제 2국면에서, 본 발명은 접합된 금속 산화물 입자의 다수로부터 형성되는 접합된 입자 물질을 제공하는데, 여기서 각 입자는 금속염 층에 의해 둘러싸여진 금속 산화물 코어을 갖는다.
상기 접합된 입자 물질은 전형적으로 본 발명의 제 1 국면의 방법에 의해 형성된다.
제 3국면에서, 본 발명은 입자 물질을 접합하기 위한 점결제를 제공하는데, 이하의 요소로 구성된다.
(a) 알칼리의 존재하에서 금속염을 형성할 수 있는 금속 산화물 입자;
(b) 알칼리; 및
(c) 물
상기 금속 산화물 입자는 바람직하게는 실리카, 더 바람직하게는 실리카 연기로 구성되는 것이 바람직하다. 상기 알칼리는 수산화 나트륨 및/또는 수산화 칼륨으로 구성되는 것이 바람직하다.
상기 점결제의 총 무게에 의거하여 상기 알칼리는 3 - 50 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하고, 상기 금속 산화물 입자는 10 - 70 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하며, 상기 물은 30 - 70 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는, 상기 점결제의 총 무게에 의거하여 상기 알칼리는 3 - 25 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하고, 상기 금속 산화물 입자는 20 - 55 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하며, 상기 물은 40 - 60 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하는 것이 바람직하다.
제 4국면에 의하면, 본 발명은 접합된 입자 물품을 형성하는 성분을 제공하는데, 이것은 이하로 이루어진다.
(a) 본 발명의 제 3국면에 따른 점결제; 및
(b) 내화성 입자 물질.
본 발명의 몇몇 실시예에서, 상기 내화성 입자 물질 및 금속 산화물 입자는 1개의 동일 물질일 수 있다. 즉, 상기 "팽창제" 또는 "충전제" 물질은 그 자체를 함께 접합하기 위하여 점결제 구성의 일부분일 수 있다. 부가적 또는 대안적으로, 상기 금속 산화물 입자는 상기 내화성 입자 물질과 상이한 물질일 수 있고, 점결제 구성의 일부분인 분리된 성분으로서 포함된다. 상기 내화성 입자 물질은 실리카 및/또는 알루미나 및/또는 규산 알루미늄(예를 들어 속이 빈 미세 구형)으로 구성되는 것이 바람직하다.
본 발명의 제 5국면은 본 발명의 제 4국면에 따른 성분으로부터 형성되는 접합된 입자 물품을 제공한다. 본 발명에 따른 접합된 입자 물품의 예는 주형, 코어, 이송기 슬리브(단열, 발열 및/또는 복식 슬리브), 라이닝(예를 들어, 로 라이닝, 레이들 라이닝, 턴디쉬(tundish) 라이닝 등), 흐름 제어기(용융 금속용), 여과기 코어, 여과기 슬리브, 턴디쉬 시동기 튜브, 용융 금속에 사용하기 위한 어떤 내화성 물품이 있다.
본 발명의 범주에 속할 수 있는 어떠한 다른 형태라 하더라도, 본 발명의 바람직한 형태가 이하 제한하지 않은 실시예를 참조하여 기술될 것이다.
최초 실험
최초 실험은 수지 접합된 단열재의 연기 문제없이 동일한 치수 정확도로써 라이저 슬리브(이송기 슬리브로도 알려 짐)를 생산하는 것을 추구했다. 이 실험은 규산 나트륨 및 플라이 애쉬 부유물(FAF)의 사용에 촛점을 맞췄다.
제 1 실시예
이하 절차는 규산 나트륨에 플라이 애쉬 부유물(FAF)을 접합하기 위한 시도에 사용되었다.
제 1 단계: 플라이 애쉬 부유물(FAF)이 규산 나트륨 용액에 혼합되었다(다양한 비율로 행해짐).
제 2 단계: 그 다음에 시험편 형(인장 시험편 "개의 뼈 형태")이 손으로 채워졌다.
제 3 단계: 소정의 시간에(후의 실험에서 실리카 또는 다른 금속 산화물의 용액의 양에 의해 결정되는) 상기 시험편이 상기 형으로부터 다공성의 세라믹 또는 플라스틱 타일의 위로 "생형사(生型砂)"가 이탈되어졌다.
제 4 단계: 상기 시험편이 전자 레인지 또는 재래 오븐으로 운반되었고, 60초당 600 ㎾의 일률에서 전자 레인지로 처리되었거나 또는 110 ℃의 대류 오븐 내에서 2 내지 3시간동안 건조되었다.
규산 나트륨에 대한 플라이 애쉬 부유물(FAF)의 다양한 비율이 시도되었지만 이것 모두는 만족스러운 공업용 접합된 입자 물질을 생산하는데 실패했다. 실패 양상은 제 4 단계 동안 쪼개지거나 파열되는 것 또는 상기 시험편에 있어서 최종 강도가 취급되는데 있어 너무 낮다는 것이 관찰되었다.
제 2 실시예
실리카 연기가 다양한 내화성 혼합물에서 겔런트(gellant;점결제)로의 사용을 위해 제공되었다. 시험은 제 1 실시예에서와 같이 수행되었지만, 이하 변경된 제 1 단계를 갖는다.
제 1 단계: 플라이 애쉬 부유물(FAF)이 25 ％ 수산화 나트륨 용액에 혼합되었고, 그 다음에 실리카 연기가 첨가되었다(다양한 비율로 시도되었다).
상기 다양한 비율은 경화 후에 강도의 범위를 주었다. 몇몇은 습기가 있는 상태에서 낮은 저장 강도를 나타냈고, 다른 몇몇은 머플(muffle)로에서 1000 ℃로 가열된 후에 낮은 온도 쇼크 저항을 나타냈다. 상기 결과는 이하와 같았다.
실 험 번 호 1 2 3 4 5 6 7
F A F 무 게 60 60 60 60 60 60 60
물 무 게 5 5 5 5 5 5 5
25% NaOH 무게 10 10 10 10 10 10 10
실리카 연기 무게 1 2 3 4 5 6 10
경 화 강 도 (저 장 강 도) 296 308 440 633 747 747 1,159
발화 강도(온도 쇼크 저항) 811 783 N/R 723 699 541 398
습 기 평균 이하 평균 이하 평균 이하 평균 이하 평균 이하 평 균 충 분
밀 도 0.422 0.426 0.437 0.448 0.451 0.457 0.485
여기서, 경화 강도는 60초동안 전자 레인지로 처리되었고, 발화 강도는 1000 (℃)의 머플로에서 1시간동안 가열되었며, 습기는 습기있는 공기내에 저장되는 경우 경화 후의 시험편의 "느낌"이다.
실험 번호 4의 수치는 단열 "벽돌"로의 사용에 가장 적절하였고, 발화 후에 그것의 원래 강도를 유지하거나 또는 증가시키는 것이 인지되었다.
실험 번호 7의 수치는 소비가 가능하고, 습기에 강하며, 높은 경화 강도를 갖는 라이저 슬리브로의 사용을 위해 가장 적절하다는 것이 인지되었다. 실험 번호 7의 수치에 있어서, 발화 강도는 무관하였다.
제 3 실시예
수산화 나트륨 함량을 최소로 유지하기 위한 시도에서, 실리카 연기 및 수산화 나트륨의 미리 혼합된 혼합물이 만들어졌다(이것은 나트륨이 용제로 작용하고, 따라서 나트륨의 최소량이 최고의 내화성을 제공하는 것이 인지되었기 때문이다).
미리 혼합된 혼합물 FS2는 이하와 같이 만들어졌다.
실 리 카 연 기 1 0 0 의 비 율
2 5 % NaOH 1 5 0 의 비 율
물 3 0 0 의 비 율
상기 미리 혼합된 혼합물은 그 다음에 충전물(예를 들어, FAF)과 혼합되었다. 이하 결과가 얻어졌다.
실 험 번 호 1 0 1 1
F A F 무 게 6 0 6 0
F S 2 무 게 1 5 1 5
실 리 카 연 기 0 5
습윤 혼합물의 NaOH 함유량 1. 3 6 % 1. 2 8 %
건조 혼합물의 NaOH 함유량 1. 6 0 % 1. 4 9 %
경 화 강 도 4 7 0 8 8 9
발 화 강 도 4 9 0 1 6 9
습 기 충 분 충 분
여기서, "습윤 혼합물"은 경화 및 건조 이전에 물을 함유한 혼합물을 의미하고, "건조 혼합물"은 물을 제외한 혼합물을 의미한다.
또한, 실험 번호 10의 수치는 벽돌로 사용되었고, 실험 번호 11의 수치는 라이저 슬리브로 사용되었는데, 이 둘은 제 2 실시예에서의 수치들의 NaOH 함유량의 반정도를 갖는다.
제 4 실시예
이하 성분을 갖는 미리 혼합된 혼합물 FS1도 사용되었다.
실 리 카 연 기 2 0 0 의 비 율
2 5 % NaOH 1 5 0 의 비 율
물 3 0 0 의 비 율
상기 미리 혼합된 혼합물은 그 다음에 FAF와 혼합되었고, 이하 결과가 얻어졌다.
실 험 번 호 2 0 2 1 2 2 2 3 2 4
F A F 무 게 6 0 6 0 6 0 6 0 6 0
F S 1 무 게 1 5 1 5 1 5 2 0 2 5
실 리 카 연 기 0 2 5 1 0 1 0
경 화 강 도 8 2 3 7 9 1 7 4 5 5 6 3 4 1 9
발 화 강 도 2 8 0 2 1 8 N/A 2 9 6 2 2 4
습 기 충 분 충 분 충 분 충 분 충 분
습윤 혼합물의NaOH 함유량 1. 1 5 1. 1 2 1. 0 8 1. 2 8 1. 5 2
건조 혼합물의NaOH 함유량 1. 3 6 1. 3 2 1. 2 6 1. 5 4 1. 8 9
여기서, "습윤 혼합물"은 경화 및 건조 이전에 물을 함유한 혼합물을 의미하고, "건조 혼합물"은 물을 제외한 혼합물을 의미한다.
상기 수치는 벽돌로의 사용이 아니라 라이저 슬리브로의 사용에 만족스럽다는 것이 인지되었다.
또한, 상기 실리카 연기가 증가함에 따라 내화 강도가 감소한다는 것이 인지되었다. 이것은 세라믹("금속염") 접합이 형성된 후에 냉각 동안 발생하는 차동 수축률의 결과로서 있음직했다.
제 5 실시예
다른 반응성있는 (금속) 산화물 및 이것의 접합 효과를 조사하기 위하여, 알루미나가 이하와 같이 미리 혼합되었다(A2).
알 루 미 나 2 0 0 의 비 율
2 5 % NaOH 2 4 0 의 비 율
물 3 0 0 의 비 율
상기 미리 혼합된 혼합물은 이하와 같이 FAF와 혼합되었다.
실 험 번 호 3 0 3 1 3 2
F A F 무 게 6 0 6 0 6 0
A 2 무 게 2 0 2 0 2 0
알 루 미 나 무 게 0 2 5
경 화 강 도 2 5 0 2 0 0 2 3 5
발 화 강 도 1 0 0 1 2 9 8 8
습 기 평 균 이 하 평 균 충 분
밀 도 0. 4 1 0. 4 3 0. 4 4
상기 수치는 상기 실리카와 아울러 수행하지는 않았지만, 실험 번호 32의 수치는 약간의 실리카 및 충분한 습기 저항이 첨가될 경우, 라이저 슬리브로 사용될 수 있었다.
제 6 실시예
또 다른 실험적 수치는 상기와 유사하게 준비되었고, 실리카 연기, 수산화나트륨 및 플라이 애쉬 부유물과 유사한 물질이 사용될 수 있음을 보여주었다. 이 수치는 이하를 포함했다.
알칼리로서:
수산화 나트륨, 수산화 칼륨, 수산화 리튬 등(모두 전형적인 강 알칼리).
충전제로서:
FAF, 플라이 애쉬, 실리카 주물사, 보오크사이트, 알루미나, 펄라이트, 등 및 "규산염" 또는 다른 "금속염"을 접합할 수 있는 어떤 다른 충전물 또는 충전물의 접합.
점결제로서:
실리카 연기, 미세 알루미나, 미세 티타니아, 미세 산화 아연, 등 및 나트륨 금속염을 형성할 수 있는 어떤 다른 산화물.
전형적인 수치는 "점결제" 및 "충전제"를 포함한다라고 하더라도, 실험은 생성되는 접합된 입자 물질이 오로지 점결제만으로 또는 오로지 충전제만으로 만들어졌다는 점에서 행해졌다. 충전제와 함께 점결제를 사용하는 것은 이것이 훨씬 더 내구력이 있는 접합 입자 생성 물질이 되도록 하기 때문에 바람직했다. 또한, 이것은 그렇지 않으면 폐기물로 처리될 필요가 있었을 물질(예를 들어 FAF와 같은 규산질 물질)의 혼합(충전제로서)을 가능하게 했다.
제 7 실시예
이하 절차는 주물사 주형 및 코어의 형성을 위한 본 발명의 점결제 성분의 효력을 평가하기 위하여, 접합된 주물사 물품("개의 뼈대 형태의" 시험편)을 형성하기 위하여 사용되었다.
제 1 단계: 주물사, 물을 용매로 한 25 ％ 수산화 나트륨 용액, 및 이하 표에 기재된 무게 비율 내의 실리카 연기를 함께 혼합했다.
제 2 단계: 시험편 형(소위 "개의 뼈 형태")이 상기 혼합물로부터 형성되었다.
제 3 단계: 소정의 시간에 상기 시험편이 상기 형으로부터 다공성의 세라믹 또는 플라스틱 타일의 위로 "생형사(生型砂)"가 이탈되어졌다.
제 4 단계: 상기 시험편이 전자 레인지 또는 재래 오븐으로 운반되고, 60초당 600 ㎾의 일률에서 전자 레인지로 처리되고 또는 처리되거나 700 ℃에서 2분, 또는 15분, 또는 30분, 또는 60분 동안 가열되어 건조되었다.
실험 번호 40 41 42 43 43 45
주물사 무게 100 100 100 100 100 100
25%NaOH무게 10 10 3 3 2 1
실리카연기 무게 - 2 1 0.6 0.6 0.6
마이크로파(1분) Yes Yes Yes Yes Yes No
인 지 수제 시험편은 전자레인지가열후에 접촉해도 접합되지 않았다. 함께 유지되었고, 다루기 쉽다. 함께 유지되었고, 다루기 쉽다. 함께 유지되었고, 혼합되기 쉬우며, 코어의 제거가 쉽다. 혼합되기 쉽고, 주물사가 완전히 젖으며, 코어가 잘 제거된다.최적 뜨거운 상자에서 가루가 되었고, 2분후에도 형성되지 않았다.
7 0 0 ℃ No 2분 2분 2,15,30 및 60분 2,15,30 및 20분 2,15,30 및 60분
물 접 촉 가루가 됨. 가루가 됨. 가루가 됨. 가루가 됨. 가루가 됨.
설명 250℃에서 40초후의 강도=54psi1분후의 강도=118psi 뜨거운 상자내에서 40초 작동하지 않음.
실험 번호 41, 42, 43 및 44에서 사용된 구성은 주물사 접합에 만족스러운 것을 발견하였고, 최적의 구성은 실험 번호 44에서 사용된 것이었다.
메카니즘
실리카(또는 알루미나) 표면이 "강" 수산화 나트륨과 접촉했을 때, 반응은 부분적으로 용해된 규산 나트륨의 졸-겔의 형성을 시작했다. 실리카 입자의 안쪽 부분은 외부층이 나트륨의 증가량을 함유하는 동안 고체의 실리카로 남아 있었다. 미리 혼합됐을 때 이 반응은 더 효과적이었다.
상기 활성화된 실리카 연기는 그 다음에 상기 FAF(또는 다른 충전제)와 점착성있는 접합을 형성했다. 이 결과 생성되는 생성 물질은 몇 분내에(시험편은 1분이 걸렸고, 집 벽돌은 9분이 걸렸다) 전자 레인지 내에서 경화되었다. 재래적인 건조는 몇시간이(시험편의 경우는 2-3 시간) 걸렸다. RF 또는 유전 가열도 효과적인 것으로 관찰되었다.
전자 레인지 처리는 그것이 급속 건조를 가능하게 하고, 따라서, 상기 금속 산화물-알칼리 반응을 신속히 완료하기 때문에 바람직했다.
장점/잇점
이하 장점 및 잇점은 본 발명에 따라서 만들어진 접합된 입자 생성 물질에 대하여 인지되었다.
생 성 물 질 장 점 / 잇 점
라이저 슬리브 용융 금속과 접촉시에 연기가 생성되지 않았다.치수적으로 정확하고, 경화는 마이크로파 투명 코어 상자내에서 만들어졌다. 다른 비 섬유질 생성 물질보다 낮은 밀도를 가졌다. 섬유질이 없었다.
주물사 주형 또는 코어 용융 금속과 접촉시에 연기가 생성되지 않았다.주조후에 물에서 쉽게 부서졌다.- 비철 주조에 특히 유리하다.
벽 돌 다른 종래 생성 물질의 밀도의 반이 1500(℃)로 평가되었고,따라서 대체로 더 큰 단열 용량을 가졌다.
세 정 제 다른 종래 세정제의 밀도의 1/3이 알루미늄 제련 산업에서 사용되었고, 이것은 저비율의 열손실 및 더 큰 에너지 효율을 갖는 생성물질을 만든다.
용융 금속 산업 외의 적용도 발견되었는데, 예를 들어 방화벽/문, 방음, 방화 지붕 천정틀, 건축 자재(벽돌, 포장재 및 타일과 같은), 저중량 건축 등이 있다. 수치 밀도는 용이하게 변화되었다(예를 들어, 충전제 및 점결제의 양과 질을 변경함으로써). 저밀도(더 가벼운) 생성 물질은 상기 후자의 적용에 더 적절함이 관찰되었다.
본 발명은 접합된 입자 물질의 생산 방법을 제공하고, 접합된 금속 산화물 입자의 다수로부터 형성되는 접합된 입자 물질을 제공하며, 입자 물질을 접합하기 위한 점결제를 제공하고, 접합된 입자 물품을 형성하는 성분 및 이 성분으로부터 형성되는 접합된 입자 물품을 제공함으로써, 연기 및 매연 발생의 문제 없이 내화성 물품에 내화 및/또는 단열 기능이 제공되고, 고도의 치수 안정도 및 정확도가 성취될 수 있는 효과가 있다.

Claims (15)

  1. 알칼리의 존재하에 금속염을 형성할 수 있는 입자 금속 산화물에 알칼리를 결합하는 단계 및 반응하지 않은 입자 코어가 건조 후에 잔존하는 방법으로 금속 산화물 입자 각각의 부분이 금속염을 형성한 후에 그 입자를 건조하는 단계로 구성되는 접합된 입자 물질을 생산하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 금속 산화물이 실리카 연기, 미세 알루미나, 미세 티타니아, 산화 아연 또는 알칼리 용액의 존재하에서 금속염을 형성하는 다른 금속 산화물인 것을 특징으로 하는 접합된 입자 물질을 생산하는 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 금속 산화물이 충전제, 바람직하게는 플라이 애쉬 부유물 또는 다른 속이 빈 미세 구형, 플라이 애쉬, 실리카 주물사, 펄 라이트, 보오크 사이트, 알루미나 또는 이것의 혼합물인 것을 특징으로 하는 접합된 입자 물질을 생산하는 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 충전제가 부가적 또는 대안적으로 상기 금속염을 접합할 수 있는 비 산화적 물질로 구성되는 것을 특징으로 하는 접합된 입자 물질을 생산하는 방법.
  5. 전 항들 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 금속염이 상기 입자의 건조 단계 이전에 부분적으로 또는 완전히 경화되는 것을 특징으로 하는 접합된 입자 물질을 생산하는 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 금속염이 이산화 탄소 기체에 의해 경화되는 것을 특징으로 하는 접합된 입자 물질을 생산하는 방법.
  7. 알칼리의 존재하에서 금속염을 형성할 수 있는 금속 산화물 입자, 알칼리 및 물로 구성되는 입자 물질을 접합하기 위한 점결제.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 금속 산화물 입자가 실리카, 바람직하게는 실리카 연기로 구성되는 것을 특징으로 하는 입자 물질을 접합하기 위한 점결제.
  9. 제 7 항 또는 제 8 항에 있어서,
    상기 알칼리가 수산화 나트륨 및/또는 수산화 칼륨으로 구성되는 것을 특징으로 하는 입자 물질을 접합하기 위한 점결제.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 점결제의 총 무게에 의거하여 상기 알칼리가 3 - 50 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하고, 상기 금속 산화물 입자는 10 - 70 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하며, 상기 물은 30 - 70 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 입자 물질을 접합하기 위한 점결제.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 점결제의 총 무게에 의거하여 상기 알칼리는 3 - 25 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하고, 상기 금속 산화물 입자는 20 - 55 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하며, 상기 물은 40 - 60 ％의 무게 백분률의 양으로 존재하는 것을 특징으로 하는 입자 물질을 접합하기 위한 점결제.
  12. 제 7 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 제기된 점결제 및 내화성 입자 물질로 구성되는 접합된 입자 물품을 형성하기 위한 성분.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 내화성 입자 물품이 임의적으로 속이 빈 미세구의 형태인 실리카 및/또는 알루미나 및/또는 규산 알루미늄인 것을 특징으로 하는 접합된 입자 물품을 형성하기 위한 성분.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항 중 어느 한 항에서 제기된 성분으로부터 형성되는 접합된 입자 물품.
  15. 주형, 모형, 단열 이송기 슬리브, 발열 이송기 슬리브, 복식 이송기 슬리브, 라이닝, 용융 금속을 위한 흐름 제어기, 여과기 코어, 여과기 슬리브, 턴디쉬 시동기 튜브 중 하나로 구성되는 제 14 항에서 제기된 접합된 입자 물품.
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