KR20030037707A

KR20030037707A - 급팽창 금속 혼합물

Info

Publication number: KR20030037707A
Application number: KR1020010068546A
Authority: KR
Inventors: 김창선
Original assignee: 김창선
Priority date: 2001-11-05
Filing date: 2001-11-05
Publication date: 2003-05-16
Also published as: US6849103B2; EP1308430A2; US20030084753A1; EP1308430A3; CA2420757A1; JP2003146788A; ZA200303329B

Abstract

본 발명은 금속분말과 비질산금속염을 혼합하여서 된 급팽창 금속 혼합물을 장기 보존하는데 있어서, 금속분말의 산화되어 변질되는 것을을 방지하기 위하여 오일 또는 무기방부제등을 첨가하여 안전하게 장기간 보관할 수 있도록 된 급팽창 금속 혼합물이다.

Description

급팽창 금속 혼합물 {The rapid expanding metallic compound}

본 발명은 비질산 금속염을 성분으로 하여 급팽창 반응이 일어날 때 소음을 발생시키지 않고 급팽창으로 인한 파편을 비산시키지 않도록 하는 것을 특징으로 하는 급팽창 금속혼합물에 관한 것으로, 본인에 의해 선등록 된 특허등록 제213577호 "급팽창 금속 혼합물"과 선출원 된 특허출원 제2001-41640호를 개량한 것이다.

일반적으로 토목공사에서 암반파괴 등에 사용되는 화약류 및 다이나마이트는 대표적인 급팽창 혼합물로서, 내부의 혼합물이 약간의 열 충격에 의해 화학적으로 반응하게 되고 이 화학 반응에 순간 기체 폭발을 일으켜 주변 물체등을 순간적으로 파괴하고 비산한다.

그러나, 상기와 같은 급팽창 물질들 즉, 화약류나 다이나마이트 등은 급팽창 반응이 일어날 때 진동과 폭발음이 강력하게 발생하며 목적물의 파편이 비산하여 인명의 위험을 가중시키는 문제점이 있었다.

또한 미세한 충격과 마찰뿐만 아니라 열에 의해서도 쉽게 급팽창 반응이 일어나게 되므로 상기 급팽창 물질들의 취급에는 많은 안전사고의 위험이 따르는 문제점이 있었다.

본인에 의해 선등록 된 특허등록 제213577호는, 산화제인 금속질산염과, 상기 금속분말에 의해 산화되면서 발열하여 부피를 증가시키는 금속분말과, 상기 금속질산염과 금속분말의 산화반응을 촉진시키는 반응촉진제를 적정비율로 배합하여 제조된 급팽창 혼합물로서, 소음이 매우 작으며 파편을 비산시키지 않도록 하는 효과를 얻을 수 있으나, 상기 급팽창은 습기에 약한 문제점이 있었으며, 선출원 된 특허출원 제 2001-41640호는 장기 보존시에 금속분말이 공기에 산화되어 변질될 우려가 있었다.

본 발명은 상술한 문제점들을 해결할 수 있도록 더욱 개선된 급팽창 금속 혼합물을 제공하려는 것이다.

본 발명은 금속분말과 금속염만을 사용함으로서, 기체폭발 방식이 아닌 금속염 기화방식을 이용하면서 폭발음과 진동을 현저하게 줄일 수 있도록 하고 목적물의 파편이 비산하는 것을 줄일 수 있도록 하며 특히 산화를 억제하여 안전하게 보존할 수 있도록 된 급팽창 금속 혼합물을 제공하려는데 그 목적이 있다.

본 발명의 목적은 금속분말과 금속염의 산화 환원의 반응으로 고열(4,000℃~30,000℃)을 발생하고 그로 인해 금속 및 금속염 등이 기화팽창하는 것이며 본 발명을 전기스파크로만의 고열(1,500℃)로만 유도함으로써, 마찰과 충격을 비롯한 일상의 열에 의해서는 폭발하지 않도록 된 급팽창 금속 혼합물을 제공하려는데 있다.

본 발명의 또 다른 목적은 급팽창 금속혼합물에 있어서 반응을 촉진시키기 위한 황산나트륨(NaSO₄)과 같은 반응촉진제를 첨가시키지 않고, 비비질산금속염과 금속분말만으로 독특한 효과를 얻을 수 있다.

본 발명의 상기 및 기타목적은,

금속산화염, 금속수산염, 금속탄산염, 금속황산염 중 어느 하나 또는 둘 이상을 혼합한 것에 금속분말을 0.1∼99.9 :0.1∼99.9의 중량비로 첨가·혼합하여서 된 급팽창 금속 혼합물에 있어서,

상기 급팽창 금속 혼합물에 일반 오일 및 무기 방부제를 00.1∼99.9 :0.1∼99.9의 중량비로 첨가하여서 된 것을 특징으로 하는 급팽창 금속 혼합물에 의해 달성된다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명에 따른 급팽창 금속 혼합물은 비질산금속염과 비질산금속염에 의해 산화되면서 발열 반응으로 금속염등이 순간 기화되어 부피가 증가되어 급팽창이 일어나며, 금속염과 금속분말 및 금속분말의 변질을 방지하기 위한 오일 또는 무기방부제로 이루어져 있다.

상기 금속분말로는 알루미늄(Al), 나트륨(Na), 칼륨(K), 리튬(Li), 마그네슘(Mg), 칼슘(Ca), 망간(Mn), 바륨(Ba), 크롬(Cr), 규소(Si)등을 들 수 있다.

상기 비질산금속염으로는 금속산화염을 비롯하여 금속수산염, 금속탄산염, 금속황산염을 들 수 있으며, 이들 중에서 어느 하나를 비질산금속염으로 사용하거나 또는 둘 이상을 혼합하여서 비질산금속염으로 사용한다.

금속산화염으로는 산화망간(Mn₃O₄), 산화칼슘(CaO), 산화티타늄(TiO₂), 이산화망간(MnO₂), 산화크롬(Cr₂O₃), 산화철(Fe₂O₃, Fe₃O₄), 산화니켈(NiO), 산화구리(CuO), 산화아연(ZnO), 산화칼륨(K₂O), 산화나트륨(Na₂O), 산화리튬(Li₂O), 산화바륨(BaO), 산화스트론튬(SrO), 산화붕소(B₂O₃)등을 들 수 있다.

금속수산염으로는 수산화리튬(LiOH), 수산화칼륨(KOH), 수산화나트륨(NaOH), 수산화칼슘(Ca(OH)₂), 수산화바륨(Ba(OH)₂) 수산화스트론튬(Sr(OH)₂), 수산화아연(Zn(OH)₂), 수산화철(Fe(OH)₃), 수산화구리(Cu(OH)₂), 수산화니켈(Ni(OH)₂), 수산화망간(Mn(OH)₃), 수산화크롬(Cr(OH)₃), 수산화마그네슘(MgOH)등을 들 수 있다.

금속탄산염으로는 탄산리튬(Li₂CO₃), 탄산칼륨(K₂CO₃), 탄산나트륨(NaCO₃), 탄산칼슘(CaCO₃), 탄산바륨(BaCO₃), 탄산스트론튬(SrCO₃), 탄산아연(ZnCO₃), 탄산철(FeCO₃), 탄산구리(CuCO₃), 탄산니켈(NiCO₃), 탄산망간(MnCO₃), 탄산크롬(CrCO₃), 탄산마그네슘(MgCO₃)등이 있다. 또한 금속황산염에는황산칼륨(K₂SO₄), 황산리튬(Li₂SO₄), 황산나트륨(Na₂SO₄), 황산칼슘(CaSO₄), 황산바륨(BaSO₄), 황산스트론튬(SrSO₄), 황산아연(ZnSO₄), 황산철(FeSO₄), 황산구리(CuSO₄), 황산니켈(NiSO₄), 황산알루미늄(AlSO₄), 황산망간(MnSO₄), 황산마그네슘(MgSO₄), 황산크롬(CrSO₄)등을 들 수 있다.

상기 오일 또는 무기방부제로는 경유, 석유, 파라핀제, 파마자유 등을 들 수 있다.

상기 금속 분말을 산화시키는 산화 속도는 상기 금속염과 금속 분말의 혼합비율에 의해 결정되며, 금속염과 금속분말의 혼합 비율은 0.1∼99.9 : 99.9∼0.1중량%의 혼합비율 내에서 혼합시켜 준다.

상기 금속염과 금속분말의 혼합비율은 금속염으로부터 발생하는 산소량과 금속분말의 산화에 요구되는 산소량의 비율로 하며, 이는 화학식에 의해 산출되는 분자량의 비율로서 상기 비질산금속염의 양이 제품의 팽창속도를 결정하게 되며, 제품제조자가 원하는 제품의 팽창속도에 따라 적정량을 참가하게 된다.

또한 장기간 보존시에 금속분말의 산화를 방지하기 위하여 금속염과 금속분말을 혼합한 것에 오일 또는 무기방부제를 0.1∼99.9중량% 첨가하여 혼합시켜 준다.

본 발명에 따른 급팽창 금속혼합물은 전기스파크 또는 고열 내관 등에 의해 폭발시키게 되는데, 이는 전기스파크 또는 고열내관 등에 의해 발생하는 고온의 충격열로 인한 혼합물의 순간적인 연쇄 결합반응으로써 높은 열(3,000℃~30,000℃이상)을 발생시키게 된다.

이때 생성되는 화합물은 고온에서 초고압의 기화 팽창압을 발생하는 것으로 고온 초고압상태는 밀폐상태(응압상태로 유지된 경우)일 때만 발생하게 된다.

상기 금속염은 기체팽창을 이용하는 일반화약에 비해 팽창효율이 월등히 크게 나타나고, 특히 저융점 금속염인 K₂O, Na₂O, Ci₂O, CaO, BaO등을 단독 또는 복합적으로 사용하게 되면 그 팽창력을 더욱 크게 할 수 있으며, 따라서 팽창효율을 극대화할 수 있는 것이다.

본 발명은 금속분말에 의해 순간적으로 생성하게 되는 기화 팽창압을 이용하는 것으로 그 팽창력이 일반 화약의 기체팽창력에 비해 매우 크고, 일반 화약에 비해 폭발음과 진동을 현저히 감소시킬 수 있도록 할 뿐만 아니라, 목적물의 파편이 비산하는 것을 줄일 수 있어, 목적물의 파편으로 인한 안전사고등의 위험성을 배제할 수 있으며, 종래에 비해 제조공정을 단순화 할 수 있고, 제조원가도 절감할 수 있도록 된 급팽창 금속혼합물을 오랜기간 보존할 때에 금속분말이 산화되는 등의 변질을 방지할 수 있다.

Claims

금속염과 금속분말이 함유된 급팽창금속혼합물에 있어서,

금속염과 금속분말의 혼합물에 오일 또는 무기방부제를 첨가함을 특징으로 하는 급팽창 금속 혼합물.
제 1 항에 있어서,

금속염과 금속분말의 혼합물에 첨가되는 오일 또는 무기 방부제는 0.1~99.9중량%로 이루어짐을 특징으로 하는 금속 혼합물.
제 1항에 있어서,

오일은 경유, 석유, 파라핀제, 피마자유로 함을 특징으로 하는 금속 혼합물.