KR20020053685A - 단열재와 그 제조 방법 - Google Patents

Abstract

(1) 편상의 규산 알루미늄계의 금속 산화물을 고온에서 소성 발포하여 제조되고 평균입도 100 ㎛ 이하, 바람직하게는 50 ㎛ 이하인 다공성 세라믹, 및 (2) 결합제로서 알칼리 금속염 또는 이의 수화물을 20:80 ~ 70:30의 중량비로 포함하는 단열 몰탈, 이의 제조방법, 이로부터 제조된 단열 코팅이 제공된다. 본 발명에 따른 세라믹 단열 몰탈은 고내열성, 전기절연성, 무변형성, 무독성, 도포 작업성, 및 복잡한 공간에서의 작업성이 우수한 각종 단열을 필요로 하는 곳에 모두 적용하여 사용할 수 있다.

Description

단열재와 그 제조 방법 {Insulating materials and preparing method}

본 발명은 난방용 시설에 이용되는 난방용 파이프를 포함한 각종 난방 시설의 외부에 시설물의 내부온도를 보온하며 외부와 차단하도록 하는 단열재를 설치함에 있어서, 상기 단열재를 세라믹을 주재료로 하여 상기 시설물의 외부에 도포하고 상기 세라믹을 주재료로 하는 단열재가 상기 시설물에 견고하게 부착되도록 하면서 상기 시설물의 내부온도가 단열재에 의하여 외부로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 한 단열재와 그 제조 방법에 관한 것이다.

일반적으로, 난방용 파이프나 난방용 덕트 등을 구비하는 난방시설이나 고온의 열을 가지는 시설물에 있어서는 자체의 열이 높기 때문에 시설물의 온도가 대기의 온도에 의하여 냉각되는 것을 방지하도록 함으로써 열손실을 줄일 수 있도록 하고, 또 상기 시설물의 고온에 의하여 화상을 입거나, 화재가 발생되는 것을 방지하기 위하여 상기 난방용 파이프를 포함하여 상기 시설물들의 외주에 단열재를 설치하고 있었다. 마찬가지로, 냉방 또는 저온 시설물에 있어서도, 열손실을 방지하기

위하여 시설물의 외주에 단열제를 설치할 수 있다.

또한, 상기와 같이 이용되는 종래의 단열재는 열가소성 합성수지를 발포하여사용하거나, 무기 산화물을 발포한 판상 제품으로 성형하고 이를 가공하여 사용하는 것이 대부분이었으며, 상기 합성수지계 재료를 이용하는 단열재의 경우에는 열에 약하여 고온 단열재로서 사용하기 어렵기 때문에 제한된 온도의 범위에서만 이용할 수 있는 사용의 한계를 가지는 폐단이 있었고, 상기 합성수지계의 재료를 이용하는 단열재는 고온에서 용융되거나 수축되어 내고온성이 저하되기 때문에 그 이용가치가 제한을 받는 결점이 있었다.

또, 일부 세라믹을 이용하여 판상 고온단열재로 이용하는 것이 일부 안출된 바 있었으나, 이는 세라믹의 특성상 유연성이 없기 때문에 여러 가지 형태의 시설물에 이용할 수 없었고, 상기 세라믹을 이용한 단열재의 경우에는 이 세라믹을 판재상으로 성형한 다음, 이를 시설물의 형태에 따라 가공하고 이 가공된 단열재를 접착제 등으로 접착시켜 사용해야 하므로 상기 가공에 따른 공수의 증가와 그 제조가 난해하게 번거로웠으며, 상기 시설물에의 도포상태도 불량하게 되어 보온성이 저하되는 점 등의 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 제반 문제점을 감안하여 안출한 것으로, 본 발명은 난방용 시설에 이용되는 난방용 파이프를 포함한 각종 난방시설의 외부에 시설물의 내부온도를 보온하며 외부와 차단하도록 하는 단열재를 설치함에 있어서, 세라믹 발포재료를 주재료로 하고 상기 세라믹을 주재료로 하는 단열재가 상기 시설물에 견고하게 부착되도록 하는 결합제를 혼합시킨 단열 몰탈을 상기 시설물의 외부에 도포하여 상기 시설물의 내부온도가 외부로 전달되는 것을 차단할 수 있도록 한 단열재와 그 제조 방법을 제공하려는 것인바, 이를 이하에서 실시예에 의거하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

본 발명의 목적은, (1) 편상의 규산 알루미늄계의 금속 산화물을 고온에서 소결하여 제조되고 평균입도 100 ㎛ 이하, 바람직하게는 50 ㎛ 이하인 다공성 세라믹, 및 (2) 결합제로서 알칼리 금속염 또는 이의 수화물로 구성된 단열 몰탈을 제공하는 것이다. 본 발명의 단열 몰탈에서 다공성 세라믹과 결합제는 20:80 ~ 70:30의 중량비로 사용될 수 있다.

본 발명의 다른 목적은 상기 단열 몰탈을 제조하는 방법을 제공하는 것이다.

본 발명의 또다른 목적은 상기 단열 몰탈을 지지체 상에 도포하여 제조된 단열 코팅에 관한 것이다.

이하에 본 발명의 구성에 대하여 상술한다.

다공성 세라믹은 가볍고 내열성 및 단열성이 우수하다.

본 발명에 있어서, 다공성 세라믹은, 금속 산화물을 대략 100 ㎛ 이하, 바람직하게는 50 ㎛ 이하로 분쇄한 다음 대략 125 ℃ 이상의 고온에서 소결하여 제조한다. 금속 산화물로서는 바람직하게 편상의 규산 알루미늄계의 금속산화물을 사용하며, 필요에 따라 다른 금속산화물을 혼용할 수 있다.

이렇게 제조된 다공성 세라믹은 일반적으로 45~50%의 SiO₂, 36~45%의 Al₂O₃, 1~2%의 Fe₂O₃, 9~10%의 K₂O, 1~2%의 Na₂O 및 기타 미량 성분으로 구성되며, 진비중은2.7~2.9 %, 겉보기 비중은 0.3~0.35 %를 나타내고, 융점은 1300℃ 이상이다. 이러한 화학조성 및 물리적 성질은 다공성 세라믹을 제조할 때 사용하는 원료 및 제조 조건에 따라 조금씩 변할 수 있다.

본 발명에서 다공성 세라믹을 다공성 금속산화물을 고온에서 소결하여 제조하므로, 다공성 세라믹의 다공도는 원료로 사용되는 다공성 금속 산화물의 다공도 및 소결 온도에도 영향을 받는다. 그러나, 본 발명에 있어서, 다공성 세라믹의 다공도는 특정하게 한정되지 않으며, 일반적으로는 상술한 물리적 성질 중의 진비중과 겉보기 비중의 상대 크기에 의해 결정되는데, 필요에 따라 상술한 범위의 수치 이외의 것들을 사용할 수 있다.

단열 몰탈에서 결합제는 다공성 세라믹의 부형 및 파이프 등과 같은 지지체와의 접착을 위해 사용된다.

본 발명에서 사용될 수 있는 결합제의 예로는 알칼리금속염, 바람직하게는 하기식:

M₂O_n,SiO₂·xH₂O

(상기식에서, M은 Na, K, Li와 같은 알칼리금속 또는 암모늄기를 나타내고, n은 몰비를 나타낸다.)으로 표현되는 물질을 언급할 수 있다. 상기 화학식에서 x는 결정수 또는 포함된 물을 나타내며, 0 내지 5를 나타낼 수 있지만, 이로 한정되지 않는다. 금속 M의 유형 및 몰비 n에 따라 물성과 용도가 크게 다르지만 접착성과 내수성이 비교적 좋은 K, Li 또는 암모늄기를 주로 이용한다.

다공성 세라믹은 알카리 금속염과 결합하여 경화되며, 경화된 후에는 변형이 잘 일어나지 않는다.

본 발명의 단열 몰탈에서, 다공성 세라믹과 결합제의 중량 비율은 20:80 ~ 70:30, 바람직하게는 30:70~50:50 이다. 결합제의 비율이 너무 적으면 단열 코팅의 물성이 저하되며, 결합제의 비율이 너무 많으면 단열·절연 효과가 감소된다.

본 발명의 단열 몰탈은 필요에 따라 경화촉진제를 결합제 총중량에 대하여 50중량% 까지, 일반적으로는 30~50중량%의 양으로 포함할 수 있다. 경화촉진제의 양이 너무 많으면, 경화가 지나치게 급속하게 발생하여 단열 코팅의 물성이 저하되고, 경화촉진제의 양이 너무 적으면 경화가 느려지고 완전한 경화가 달성될 때까지 훼손의 위험성이 증대된다. 사용할 수 있는 경화촉진제로서는 산화아연 (ZnO), 산화마그네슘 (MgO)를 언급할 수 있고, 바람직하게는 결합촉진제 및 강도 증진제로서 작용하는 산화마그네슘 (MgO)를 사용한다.

본 발명의 단열 몰탈은 필요에 따라 무기항균제, 안료 등을 포함할 수 있다.

다공성 세라믹과 결합제의 혼련은 통상적인 방법, 예를 들면, 수작업 또는 혼련기, 믹서 등의 기계를 사용하여 행해진다.

본원 발명에 있어서, 고온에서 소결된 금속 산화물의 세라믹이 알칼리 금속염과 혼련되도록 함으로써 절연성을 지니게 되고 다공성 세라믹과 알카리 금속염의 결합으로 경화되어 있어 변형이 없게 되며, 독성이 없어 취급이 용이하고, 반영구적으로 사용할 수 있다.

본 발명에 따른 단열 몰탈을 파이프, 덕트 등과 같은 지지체 상에 도포함으로써 단열 코팅이 형성된다.

단열 몰탈은 단열효과를 위한 지지체 상에 붓칠, 분무, 흘리기 등의 방법에 의해 대략 1.5 ㎜ 이상의 두께로 도포되어, 단열 코팅이 형성되지만, 코팅의 두께는 본 발명에서 중요하지 않다. 코팅 작업은 2회 이상 반복하여 행해질 수 있다. 단열 코팅의 두께는 단열이 요구되는 곳의 온도와 주위온도와의 차이가 크면 두껍게 하고 그 온도차이가 적으면 적은 코팅 두께에 의해서도 우수한 단열효과가 나타난다.

본 발명의 단열 몰탈은 분사에 의해 도포할 수 있어 도포 작업성이 매우 우수하고, 복잡한 공간에서도 작업성이 용이하다.

본 발명에 있어서, 단열 코팅은 파이프, 덕트 등의 형태에 맞추어 일정한 형태를 갖도록 미리 제조될 수도 있다.

본 발명에 따른 단열 몰탈로부터 제조된 단열 코팅은 그 재료의 특성으로 인하여 영하 30℃에서 초고온인 1250 ℃ 까지의 온도범위에서 단열 효과를 나타낸다. 따라서, 본 발명에 따른 세라믹 단열 몰탈은 고온에서의 단열성이 요구되는 곳, 예를 들면 열탕용 온수 배관, 지역난방용 송배수관, 저온에서의 단열성이 요구되는 곳, 예를 들면, 냉탕 및 냉수배관의 결로방지, 상하수도에 사용될 수 있으며, 또한 초고온 단열보온용, 그리고 방청, 방식 및 단열이 요구되는 시설물과 장치에 모두 적용가능하다. 아울러 상당한 고온에서의 단열성이 요구되는 곳에서도 사용될 수 있는데, 제철소에서 사용하는 제선, 제강, 측온 프로브(probe), 제강용 강슬래그(slag) 절단용 플래그(PLAG), 전기방전용 애자 등에도 적용할 수 있다.

[실시예]

본 발명은 하기 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명되지만, 이로써 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

실시예 1

결합제 100중량부, 경화촉진제 30부를 투입 및 혼합하면서, 단열 세라믹 70 중량부를 투입하고 계속 혼련하여 단열 몰탈을 제조한다.

실시예 2

(a) 다공성 세라믹의 제조

편상의 규산 알루미늄 (제조원 : 코네마산업개발)을 분쇄기 (제조원: 주식회사 서경)평균입도 50 ㎛ 로 분쇄하고, 1,200 ℃에서 소결하여 다공성 세라믹을 제조한다.

(b) 다공성 세라믹과 결합제의 혼련

결합제로서 Na2On,SiO2·xH2O (제조원: 코네마산업개발) 100 중량부 및 경화촉진제로서 산화마그네슘 30중량부를 혼합하고, 여기에 상기 (a)에서 제조된 다공성 세라믹 70 중량부를 투입하면서 혼련하여 단열 몰탈을 제조한다.

(c) 단열 코팅의 제조

단계 (b)에서 제조된 단열 몰탈을 피도물 상에 약 1.5 ㎜의 두께로 도포하고 건조시켜 단열 코팅을 제조한다

이렇게 제조된 단열 코팅은 우수한 단열성, 전기절연성 등을 가지고 있다.

본 발명에 따른 세라믹 단열 몰탈은 고내열성, 전기절연성, 무변형성, 무독성을 나타내며, 분사 등의 방법에 의한 도포 작업성이 매우 우수하고, 복잡한 공간에서도 작업성이 용이하다. 본 발명에 따른 세라믹 단열 몰탈은 열탕용 온수 배관, 냉탕 및 냉수배관의 결로방지, 초고온 단열보온용, 방청, 방식과 단열이 요구되는 시설물과 장치, 지역난방용 송,배수관과 상하수도 등 각종 단열을 필요로 하는곳에 모두 적용하여 사용할 수 있다. 아울러 제철소에서 사용하는 제선, 제강, 측온 probe, 제강옹 강 슬래그 절단용 Plag, 전기방전용 애자 등에 적용할 수 있다.

Claims (5)

1. (1) 편상의 규산 알루미늄계의 금속 산화물을 고온에서 소결하여 제조되고 평균입도 100 ㎛ 이하인 다공성 세라믹, 및

   (2) 결합제로서 알카리 금속염 또는 이의 수화물

   을 20:80 ~ 70:30의 중량비로 포함하는 단열 몰탈.
2. 제 1 항에 있어서, 경화촉진제를 결합제 총중량에 대하여 50중량% 까지 포함하는 것을 특징으로 하는 단열 몰탈.
3. 편상의 규산 알루미늄계의 금속 산화물을 고온에서 소결하여 평균입도 100 ㎛ 이하인 다공성 세라믹을 제조하고, 이를 알카리 금속염 또는 이의 수화물과 혼련하는 것을 포함하는, 제 1 항의 단열 몰탈의 제조 방법.
4. 제 1 항의 단열 몰탈을 지지체 상에 도포, 분무, 칠하기 등에 의해 도포하는 것을 특징으로 하는 단열 코팅의 제조 방법.
5. 제 1 항의 단열 몰탈을 지지체 상에 도포하여 수득된 단열 코팅.