KR20090091696A - 내화재를 제조하기 위한 제제 - Google Patents

내화재를 제조하기 위한 제제 Download PDF

Info

Publication number
KR20090091696A
KR20090091696A KR1020097009121A KR20097009121A KR20090091696A KR 20090091696 A KR20090091696 A KR 20090091696A KR 1020097009121 A KR1020097009121 A KR 1020097009121A KR 20097009121 A KR20097009121 A KR 20097009121A KR 20090091696 A KR20090091696 A KR 20090091696A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
weight
binder
formulation
refractory
granular
Prior art date
Application number
KR1020097009121A
Other languages
English (en)
Inventor
타도이츠 폰 뤼먼 리핀스키
크리스토프 톤트룹
볼프강 로르츠
크리스토프 바츠-존
Original Assignee
에보니크 데구사 게엠베하
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에보니크 데구사 게엠베하 filed Critical 에보니크 데구사 게엠베하
Publication of KR20090091696A publication Critical patent/KR20090091696A/ko

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62625—Wet mixtures
    • C04B35/6263—Wet mixtures characterised by their solids loadings, i.e. the percentage of solids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y30/00—Nanotechnology for materials or surface science, e.g. nanocomposites
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/03—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite
    • C04B35/04—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on magnesium oxide, calcium oxide or oxide mixtures derived from dolomite based on magnesium oxide
    • C04B35/043—Refractories from grain sized mixtures
    • C04B35/0435—Refractories from grain sized mixtures containing refractory metal compounds other than chromium oxide or chrome ore
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/10—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminium oxide
    • C04B35/101—Refractories from grain sized mixtures
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/01—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics
    • C04B35/44—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products based on oxide ceramics based on aluminates
    • C04B35/443—Magnesium aluminate spinel
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/62605—Treating the starting powders individually or as mixtures
    • C04B35/62645—Thermal treatment of powders or mixtures thereof other than sintering
    • C04B35/62665—Flame, plasma or melting treatment
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/622—Forming processes; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/626—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B
    • C04B35/63—Preparing or treating the powders individually or as batches ; preparing or treating macroscopic reinforcing agents for ceramic products, e.g. fibres; mechanical aspects section B using additives specially adapted for forming the products, e.g.. binder binders
    • C04B35/6303—Inorganic additives
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B35/00—Shaped ceramic products characterised by their composition; Ceramics compositions; Processing powders of inorganic compounds preparatory to the manufacturing of ceramic products
    • C04B35/66—Monolithic refractories or refractory mortars, including those whether or not containing clay
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3205—Alkaline earth oxides or oxide forming salts thereof, e.g. beryllium oxide
    • C04B2235/3206—Magnesium oxides or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3217—Aluminum oxide or oxide forming salts thereof, e.g. bauxite, alpha-alumina
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3232—Titanium oxides or titanates, e.g. rutile or anatase
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/30—Constituents and secondary phases not being of a fibrous nature
    • C04B2235/32—Metal oxides, mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof, e.g. carbonates, nitrates, (oxy)hydroxides, chlorides
    • C04B2235/3231—Refractory metal oxides, their mixed metal oxides, or oxide-forming salts thereof
    • C04B2235/3244—Zirconium oxides, zirconates, hafnium oxides, hafnates, or oxide-forming salts thereof
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5409—Particle size related information expressed by specific surface values
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5445—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof submicron sized, i.e. from 0,1 to 1 micron
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5418—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof
    • C04B2235/5454—Particle size related information expressed by the size of the particles or aggregates thereof nanometer sized, i.e. below 100 nm
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/02—Composition of constituents of the starting material or of secondary phases of the final product
    • C04B2235/50—Constituents or additives of the starting mixture chosen for their shape or used because of their shape or their physical appearance
    • C04B2235/54—Particle size related information
    • C04B2235/5463—Particle size distributions
    • C04B2235/5472—Bimodal, multi-modal or multi-fraction
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B2235/00—Aspects relating to ceramic starting mixtures or sintered ceramic products
    • C04B2235/70—Aspects relating to sintered or melt-casted ceramic products
    • C04B2235/96—Properties of ceramic products, e.g. mechanical properties such as strength, toughness, wear resistance

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Composite Materials (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Thermal Sciences (AREA)
  • Compositions Of Oxide Ceramics (AREA)
  • Furnace Housings, Linings, Walls, And Ceilings (AREA)

Abstract

하나 이상의 입상 내화 성분 및 하나 이상의 결합제를 포함하고,
여기서,
- 상기 입상 내화 성분은 평균 입자 직경 > 0.3 ㎛를 갖고,
- 상기 결합제는
- 0.05 내지 50 중량%의, 평균 입자 직경 10 nm 내지 0.3 ㎛를 갖고 산화 알루미늄, 이산화 티탄, 이산화 지르코늄 및 /또는 상기 언급한 산화물의 혼합 산화물로 구성된 군에서 선택되는 매우 미세한 입상 결합제,
- 0 내지 20 중량%의 무기 결합제,
- 0 내지 20 중량%의 수경성 결합제,
- 0 내지 15 중량%의 유기 무규소 결합제
중에서 선택되고,
- 또한 0 내지 35 중량%의 물을 추가적으로 함유하고, 여기서
- 입상 내화 성분의 비율은 100이고, 제제 내 추가 물질의 비율은 입상 성분을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 내화재를 제조하기 위한 제제.
내화재, 미립자 결합제

Description

내화재를 제조하기 위한 제제 {Preparation for producing refractory materials}
본 발명은 내화재를 제조하기 위한 제제 및 또한 그것의 제조에 관한 것이다. 본 발명은 추가적으로 그 제제로부터 얻을 수 있는 미가공체에 관한 것이다. 본 발명은 추가적으로 제제 또는 미가공체를 이용하여 내화재를 제조하는 방법에 관한 것이다.
내화재는 여러 산업 설비에서 고온에 대한 보호를 위해 사용되는 세라믹 제품이다. 내화재의 주 사용영역은 강철, 유리, 시멘트 및 비철 금속 산업이다. 생산량과 사용된 기술에 따라, 내화재는 성형 및 비성형 제품으로 사용된다.
성형 제품, 예를 들면 벽돌을 생산하기 위해서는, 예를 들면 벽돌, 서로 다른 입자 크기를 갖는 원료를 가공하여 프레스 조성물을 생산하고, 이것을 때때로 매우 높은 프레스 압력 하에서 적절한 프레스 금형에서 축 방향 또는 평형으로 압축한다. 그 후, 완성된 압축체는 추가적 공정 단계, 예를 들어 건조 및 소성을 거친다.
완성된 부품을 제조하는 또 다른 방법은 슬립을 생산하도록 가공된 원료의 캐스팅이다. 슬립은 적절한 캐스팅 금형에 삽입되고, 그곳에서 응고되어 고형물을 형성한다. 금형으로부터 제거된 후, 미가공체는 추가적인 공정 단계, 예를 들어, 건조 및 소성을 거칠 수 있다.
비성형 내화 제품의 경우에, 원료는 원하는 경도를 얻기 위해 가공되고, 내화층 (라이닝)을 제조하기 위한 캐스팅가능한 거닝(gunning) 또는 래밍(ramming) 조성물로서 현장에 장착된다.
내화 원료의 가공에서, 여러 첨가제 및 보조제가 사용된다. 결합제는 여기서 매우 중요하다.
성형 생산품의 경우에, 결합제는 미가공체에 충분한 강도를 제공하기 때문에 이것은 그 후의 공정단계로 처리되고 수송될 수 있다.
비성형 내화재의 경우 역시, 적절한 결합제는 중요한 역할을 수행한다. 그것은 경화된 후, 초기 조성물에 필요한 강도를 제공하고, 그에 의하여 내화 라이닝의 무결함 설치가 가능하다.
전통적인 유기 결합제, 예를 들어 셀룰로오스 유도체, 설파이트 증해액, 타르, 피치, 수지, 특히 페놀 수지는 약 250 ℃ 초과의 온도에서 분해되거나 휘발되고, 따라서 유공성 및 부식에 대한 민감도가 증가한다. 게다가, 그 결과 < 1000 ℃의 온도에서 "강도 갭"이 발생한다. 이 온도 범위에서 물질은 만약 있다면, 매우 낮은 기계적 강도를 갖는다.
전통적인 무기 결합제, 예를 들어 인산, 염의 수용액, 물유리 및 실리카 졸이 사용될 때, 외래 물질의 첨가는 내화재와 접촉하고 있는, 예를 들어 강철의, 용융 또는 소성에 의해 생산된 생성물의 원하지 않는 오염을 초래할 수 있다. 게다 가, 내화재의 내식성 및 열기계적 성질의 저하가 발생할 수 있다.
수경성 결합제, 예를 들어 시멘트, 특히 칼슘 알루미네이트 및 수화 알루미나를 기초로 한 내화 시멘트의 경우에, 단점은 < 1000 ℃의 범위에서 분해되고, 이 결과 기계적 강도가 매우 감소된다 (강도 갭이 발생)는 것이다. 물질의 미소구조체에 외래의 CaO가 도입되는 것은 내식성 및 열기계적 성질의 저하를 발생시킬 수 있다.
내화재의 제조에 있어서 상기 언급한 선행기술의 단점을 발생시키지 않는 제제를 제공하는 것이 본 발명의 목적이었다. 따라서, 제제는, 특히, 전통적인 결합제의 양을 줄이거나 결합제를 완전히 배제하는 것을 가능하게 하여야 한다.
본 발명은 하나 이상의 입상 내화 성분 및 하나 이상의 결합제를 포함하고,
여기서,
- 상기 입상 내화 성분은 평균 입자 직경 > 0.3 ㎛를 갖고,
- 상기 결합제는
- 0.05 내지 50 중량%의, 평균 입자 직경 10 nm 내지 0.3 ㎛를 갖고 산화 알루미늄, 이산화 티탄, 이산화 지르코늄 및 /또는 상기 언급한 산화물의 혼합 산화물로 구성된 군에서 선택되는 매우 미세한 입상 결합제,
- 0 내지 20 중량%의 무기 결합제,
- 0 내지 20 중량%의 수경성 결합제,
- 0 내지 15 중량%의 유기 무규소 결합제
중에서 선택되고,
- 또한 0 내지 35 중량%의 물을 추가적으로 함유하고, 여기서
- 입상 내화 성분의 비율은 100이고, 제제 내 추가 물질의 비율은 입상 성분을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 내화재를 제조하기 위한 제제를 제공한다.
"입상 내화 성분의 비율은 100이고, 제제 내 추가 물질의 비율은 미립자 성분을 기준으로 한다"는 표현은 조성물 내 성분의 비율이 조성물 그 자체에 기초하는 것이 아니라, 100으로 설정된 입상 내화 성분에 기초한다는 것을 의미한다. 예를 들어, 조성물 내 입상 내화 성분의 양이 150 g이면, 45 g에 상당하는 매우 미세한 입상 결합제의 양은 30 중량%이다.
본 발명의 제제 내 입상 성분 및 매우 미세한 입상 결합제의 합은 제제의 총량을 기준으로 바람직하게는 70 중량% 이상, 특히 바람직하게는 85 중량% 이상이다.
본 발명의 제제 내 매우 미세한 입상 결합제는 10 nm부터 0.3 ㎛까지의 평균 입자 직경을 갖는다. 조질 물질의 경우에, 같은 양이 첨가되었을 때 얻을 수 있는 미가공 강도가 매우 감소한다. 매우 작은 직경이 미래의 내화재에서는 이득이 될 수 있다는 것이 발견되었다. 평균 입자 직경 40 내지 300 nm를 갖는 입자가 적합하다는 것이 발견되었다. 만약 입자가 응집된 형태로 존재한다면, 평균 입자 직경은 평균 응집체 직경이다. 평균 입자 직경 또는 평균 응집체 직경은 예를 들어, 동적 광 산란법에 의해 결정될 수 있다.
매우 미세한 입상 결합제의 비율은 바람직하게는 0.1 내지 20 중량% 및 특히 바람직하게는 0.1 내지 3 중량%일 수 있다.
매우 미세한 입상 결합제로서 산화 알루미늄 또는 이산화 티탄 또는 이산화 지르코늄을 포함하는 본 발명에 따른 제제가 바람직할 수 있다. 매우 미세한 입상 결합제는 또한 산화 알루미늄과 이산화 티탄, 또는 산화 알루미늄과 이산화 지르코늄, 또는 산화 알루미늄과 산화 알루미늄 및 이산화 티탄의 혼합 산화물, 또는 산화 알루미늄과 산화 알루미늄 및 이산화 지르코늄의 혼합 산화물, 또는 산화 알루미늄과 이산화 티탄 및 이산화 지르코늄의 혼합 산화물; 또는 산화 알루미늄 및 이산화 티탄 및 이산화 지르코늄; 또는 이산화 티탄과 이산화 지르코늄, 또는 이산화 티탄과 산화 알루미늄 및 이산화 티탄의 혼합 산화물, 또는 이산화 티탄과 산화 알루미늄 및 이산화 지르코늄의 혼합 산화물, 또는 이산화 티탄과 이산화 티탄 및 이산화 지르코늄의 혼합 산화물; 또는 이산화 지르코늄과 산화 알루미늄 및 이산화 티탄의 혼합 산화물, 또는 이산화 지르코늄과 산화 알루미늄 및 이산화 지르코늄의 혼합 산화물, 또는 이산화 지르코늄과 이산화 티탄 및 이산화 지르코늄의 혼합 산화물의 조합이 될 수 있다.
원칙적으로는, 금속 산화물의 근원은 평균 입자 직경이 10 nm 내지 0.3 ㎛인 범위에 있는 한 제한이 없다. 따라서, 예를 들어, 침전 또는 졸-겔 방법에 의해 생산되는 생성물이 제제에 존재할 수 있다. 이는 예를 들어, 뵘석(boehmite) 형태의 분산성 산화 알루미늄을 포함한다 (예를 들어 사솔(Sasol)에 의해 제조된 디스퍼랄(Disperal) HP 14/2).
특히, 내화재를 제조하는데 화열 산화 알루미늄, 이산화 티탄 또는 이산화 지르코늄을 함유하는 제제를 사용하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다.
여기서, 화열 산화물은 불꽃 가수분해 및/또는 불꽃 산화에 의해 얻을 수 있는 산화 알루미늄, 이산화 티탄 및 알루미늄-티타늄 혼합 산화물이고, 불꽃, 일반적으로 수소/산소 불꽃 내 기상 금속 화합물의 가수분해 및/또는 산화에 의해 제조될 수 있다. 여기서, 미분 비다공성 초기 입자가 처음에 생성되고 반응의 추가적 진행으로 이들은 함께 성장하여 응집물을 형성하며, 후자가 한층더 모여 덩어리를 이룬다. 초기의 입자는 대부분 기공이 없고 표면에 산성 또는 염기성 자리를 가지고 있다. 초기 입자의 BET 표면적은 5 내지 600 m2/g의 범위에 있으며, 산화 알루미늄, 이산화 티탄, 이산화 지르코늄 및 그들의 혼합 산화물의 BET 표면적은 일반적으로 20 내지 200 m2/g이다.
화열 금속 산화물은 매우 순도가 높다. 특히, 본 발명의 제제는 함량이 0.01 중량% 이하인 알칼리 금속 및 알칼리 토금속 및/또는 함량이 0.2 중량% 이하인 SiO2를 가지는 하나 이상의 화열 금속 산화물을 함유할 수 있다.
40 내지 180 m2/g의 BET 표면적을 갖고 40 내지 300 nm의 평균 응집물 직경을 갖는, 0.05 내지 20 중량%의 화열 산화 알루미늄이 유일한 매우 미세한 입상 결합제로서 존재하는 본 발명에 따른 제제가 특히 바람직할 수 있다.
50 내지 150 m2/g, 바람직하게는 50 내지 130 m2/g의 BET 표면적을 갖고 60 내지 150 nm의 평균 응집물 직경을 갖는, 0.1 내지 10 중량%의 화열 산화 알루미늄이 유일한 매우 미세한 입상 결합제로서 존재하는 본 발명에 따른 제제가 특히 바람직할 수 있다.
본 발명의 제제에 존재하는 입상 내화 성분은 바람직하게는 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 마그네슘 알루미네이트, 이산화 지르코늄, 산화 칼슘, 이산화 규소, 마그네슘 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 뮬라이트, 칼슘 알루미네이트, 탄화 규소, 질화 규소, SiALON, 질화 알루미늄, 알루미늄 옥시니트라이드 및 산화 크롬으로 이루어진 군으로부터 선택될 수 있다. 입상 내화 성분의 평균 입자 크기가 10 mm 이하인 것이 바람직하다.
내화재의 성질을 향상시키기 위해서, 본 발명의 제제는 알루미늄 금속 분말, 규소, 마그네슘, 이러한 금속의 합금, 탄화 붕소, 보라이드, 질화 알루미늄, 금속 섬유, 중합체 섬유 또는 탄소 섬유와 같은 첨가제를 함유할 수 있다. 일반적으로, 이들의 비율은 제제의 입상 성분을 기준으로 0.1 내지 10 중량%이다. 게다가, 흑연과 같은 유리 탄소 및 산업적 카본 블랙이 특성을 향상시키기 위해 제제의 입상 성분을 기준으로 < 30 중량%의 비율로 첨가될 수 있다.
본 발명의 제제는 0 내지 35 중량%의 물을 함유하고, 이는 물이 없을 수도 있다는 것을 의미한다. 본 발명의 제제는 바람직하게는 3 내지 15 중량%의 물을 함유한다. 이러한 범위에서, 제제는 최고의 가공성을 나타낸다.
본 발명의 제제는 0 내지 20 중량%의 무기 결합제를 함유한다. 적절한 무기 결합제는 황산염, 염산염, 인산염, 염화 마그네슘, 황산 마그네슘, 인산일알루미늄, 알칼리 금속 포스페이트, 알칼리 금속 실리케이트, 물유리 또는 콜로이드성 이산화 규소일 수 있다. 0 내지 5 중량%의 비율이 바람직하다. 무기 결합제가 없는 본 발명에 따른 제제가 특히 바람직하다.
본 발명의 제제는 0 내지 15 중량%의 수경성 결합제를 함유한다. 0 내지 5 중량%의 비율이 바람직하다. 수경성 결합제가 없는 본 발명에 따른 제제가 특히 바람직하다.
본 발명의 제제는 0 내지 15 중량%의 유기 무규소 결합제를 함유한다. 0 내지 5 중량%의 비율이 바람직하다. 유기 무규소 결합제가 없는 본 발명에 따른 제제가 특히 바람직하다
이러한 문맥에서, "없는(free)"은 본 발명의 제제가 결합제로서 무기, 수경성 또는 유기 무규소 결합제를 함유하지는 않지만, 이들 구성 성분이 매우 미세한 입상 결합제 내 불순물로서 존재할 수도 있다는 것을 의미한다.
본 발명의 제제는 추가적으로 가소제, 경화 제어제, 분산제, 표면 개질 물질 및/또는 pH-조절 물질 형태의 첨가제를 함유할 수 있다. 일반적으로, 이들은 0.01 내지 3 중량%의 비율로 존재한다.
제제는 평균 입자 직경 40 내지 300 nm인 화열 산화 알루미늄을 0.1 내지 4 중량% 함유하고, 3 내지 15 중량%의 물을 함유하며, 무기, 수경성 및 유기 무규소 결합제는 없는 것이 특히 바람직하다.
본 발명은 추가적으로 입상 내화 성분 및 매우 미세한 입상 결합제가, 필요하다면, 물, 무기 결합제, 수경성 결합제 및/또는 유기 무규소 결합제 및/또는 첨가제의 존재 하에서 혼합되는 방법을 제공한다.
본 목적을 위하여, "혼합"은 예를 들어, 교반, 분산, 전단, 진탕 또는 진동에 의한 구성 성분의 혼합을 내포한다. 제제 성분의 필요한 양은 제제에 존재할 때와 동일하다. 제제의 구성 성분은 매우 균일하게 이상적으로 혼합된다.
매우 미세한 입상 결합제로서, BET 표면적 50 내지 180 m2/g의 화열 산화 알루미늄을 사용하는 것이 바람직하다. 특히 적합한 화열 산화 알루미늄으로는, 예를 들어, 에록시드(AEROXIDE)® Alu C, 에록시드® Alu 65, 에록시드® VP Alu 130 데구사(Degussa); SpectrA1TM51, SpectrAlTM 81, SpectrAlTM 100(전부 Cabot사)이 있다.
게다가 BET 표면적 40 내지 100 m2/g를 갖는 화열 이산화 티탄을 사용하는 것이 바람직할 수 있다.
DE-A-102004055165에 공개된 이산화 티탄 및 에록시드 TiO2 P25(데구사)가 또한 바람직하다. 이들은 초기 입자의 응집물로 존재하고, BET 표면적은 20 내지 200 m2/g, 바람직하게는 40 내지 60 m2/g 및 80 내지 120 m2/g를 가지며, WHH [nm] = a × BETf (여기서 a = 670 × 10-9이고, -1.3 ≤ f ≤ -1.0이고, 45 ㎛ 초과의 직경을 갖는 입자의 비율이 0.0001 내지 0.05 중량%의 범위에 있다)인 초기 입자 크기 분포에서 절반 높이에서의 폭 (WHH)(나노미터 단위)을 갖는다.
EP-A-717008 및 DE-A-102004039139에 공개된 지르코니아 분말 또한 바람직하다.
EP-A-717008에서 화열 지르코니아 분말은 20 내지 200 m2/g의 BET 표면적을 가지고, 함께 성장된 초기 입자는 7 및 100 nm의 크기, 40 내지 150 g/l의 충전 밀도, 1 내지 20 ml/2g의 시어(Sear) 수, 및 0.6 중량% 미만의 염화물 함량을 갖는다.
다음과 같은 특성을 갖는 독일 특허 출원 DE-A-102004039139에 공개된 ZrO2-함유 분말이 또한 특히 적합하다:
- BET 표면적: 40 내지 100 m2/g,
- dn = 3 내지 30 nm, dn = 수 평균 초기 입자 직경,
- 산화 이트륨 Y2O3로서 산출되고 화학적 분석으로 결정되는, 혼합 산화물 분말을 기준으로 5 내지 15 중량%의 이트륨 함량,
- 산화 이트륨 Y2O3로서 산출되고 TEM-EDX으로 결정되는, 분말에서 ±10%의 함량에 대응하는 개개의 초기 입자의 이트륨 함량,
- X선 회절로 결정되고 혼합 산화물 분말을 기준으로 하는 실온에서의 함량,
- < 1 내지 10 중량%의 단사정 산화 지르코늄
- 10 내지 95 중량%의 정방정 산화 지르코늄
- 여기서, 1300℃에서 2시간 동안 가열한 후의 단사정 산화 지르코늄의 함량은 1 중량% 미만,
- 0.2 중량% 미만의 탄소 함량.
특별한 실시형태 및 변수의 정의는 DE-A-102004039139에서 찾을 수도 있다.
게다가, 다음과 같은 특성을 갖는 ZrO2-함유 분말이 바람직할 수 있다:
- BET 표면적: 60 ± 15 m2/g,
- 평균 초기 입자 직경: < 20 nm,
- 응집물 변수:
- 평균 표면적: < 10 000 nm2,
- 평균 동등원 직경: < 100 nm,
- 평균 응집물 둘레: < 700 nm,
- 각각의 경우에 전체 분말 양을 기준으로 한 함량:
- 이산화 지르코늄(ZrO2): 95 내지 99.9 중량%,
- 이산화 하프늄(HfO2): 0.1 내지 5 중량%,
- 탄소: 0 내지 0.15 중량%,
- 염화물: 0 내지 0.05 중량%,
- 여기서 이산화 지르코늄 및 이산화 하프늄 비율의 합계는 99.8 중량% 이상이다.
특별한 실시형태 및 변수의 정의는 DE-A-102004061698에서 찾을 수도 있다.
매우 미세한 입상 결합제는 수성 분산액의 형태로 또한 사용될 수 있다. 그러나 분산액의 액상이 필수적으로 또는 완벽하게 하나 이상의 C1-C4알코올, 예를 들어, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, n-부탄올, 이소부탄올 및/또는 에틸렌 글리콜과 같은 디올로 구성되어 있는 분산액 형태의 매우 미세한 입상 결합제를 사용하는 것 또한 가능하다. 에틸렌 글리콜이 가장 바람직한 액상이다.
특히 매우 미세한 입상 결합제로서 산화 알루미늄 또는 이산화 티탄을 포함하고, 액상으로 에틸렌 글리콜을 포함하는 분산액이 바람직할 수 있다. 이러한 분산액은 산화 마그네슘을 포함하는 조성물과 함께 특히 유용할 수 있다.
콜로이드성 미응집 입자, 침전된 응집 입자 및/또는 화열 입자를 함유하는 졸 및 분산액이 바람직하다. 특히, 이것은 콜로이드성 미응집 산화 알루미늄 졸, 침전된 응집 산화 알루미늄, 화열 산화 알루미늄 또는 콜로이드성 미응집 이산화 티탄 졸, 침전된 응집 이산화 티탄, 화열 이산화 티탄 또는 콜로이드성 미응집 산화 지르코늄 졸, 침전된 응집 산화 지르코늄 또는 화열 산화 지르코늄일 수 있다.
분산액의 고체 함량은 매우 높아야 한다. 바람직하게는 15 중량% 이상이어야 하고, 특히 바람직하게는 30 중량% 이상이어야 하고, 매우 특히 바람직하게는 40 중량% 이상이어야 한다.
분산액은 겔화 및 침강에 대해 상대적으로 긴 시간 동안 이상적으로 안정해야 한다. 이는 예를 들어, pH 조절 또는 제타 전위를 증가시킴으로써 성취될 수 있다.
3 내지 9의 pH를 갖고, 산화 알루미늄 함량이 35 내지 80 중량%이고, 평균 응집물 직경이 200 nm 미만인 산화 알루미늄 분산액을 사용하는 것이 특히 바람직하다. 이것은 수상에 40 내지 200 m2/g의 BET 표면적을 갖는 산화 알루미늄 분말을 분산시켜 얻을 수 있다.
6 내지 9의 pH를 갖고, 산화 알루미늄 함량이 35 내지 65 중량%이고, 평균 응집물 직경이 40 내지 150 nm인 산화 알루미늄 분산액을 사용하는 것이 매우 특히 바람직하다. 이는 수상에 50 내지 120 m2/g의 BET 표면적을 갖는 산화 알루미늄 분말을 분산시켜 얻을 수 있고, 분산액에서 용액으로 존재하는, 하나 이상의 적어도 이염기성 히드록시카르복실산, 바람직하게는 시트르산이 수상에 첨가된다. 이러한 분산액은 아직 공개되지 않은 독일 특허 출원 번호 DE-A-102005032427.4 (2005년 7월 12일)에 나와 있다.
적절한, 상업적으로 입수가능한 분산액은, 예를 들어, 나이아콜(NYACOL)®AL 20(나이아콜사); CAB-O-SPERSETM PG 003, CAB-O-SPERSETM PG 008(둘 다 캐봇사); 웨솔(Wesol)® D30(웨스본드(Wesbond)사); 에어로디스프(AERODISP)® W 630, VP Disp. W 640 ZX, VP Disp. W 630 X, VP Disp. W 440, VP Disp. W 460 ZX, VP Disp. W 740 X, VP Disp. W 2730 X, VP Disp. W 2650 X, VP Disp. W 2550 X(전부 데구사)이다.
본 발명은 추가적으로 본 발명의 제제가 10 내지 50℃의 온도에 이어서 > 50℃ 내지 200℃의 온도에서 건조 및/또는 응고제의 첨가에 의해 응고되는 미가공체를 제조하는 방법을 제공한다.
이러한 목적을 위하여, 본 발명의 제제는 내화 기술의 통상적인 기술, 예를 들어, 캐스팅, 진동, 래밍 또는 거닝으로 가공될 수 있다.
본 목적을 위하여, 응고제는 이온 강도를 증가시킴으로써, pH를 변하게 함으로써 또는 그것의 표면 전하에 의하여 (매우 미세한 입상 결합제의 경우) 응고를 일으키는 약제(agent)이다. 응고제의 비율은 제제의 입상 성분을 기준으로 바람직하게는 0.05 내지 10 중량% 및 특히 바람직하게는 0.1 내지 5 중량%이다. 바람직하게 사용되는 응고제는 산화 마그네슘이다.
본 발명은 추가적으로 본 발명의 방법에 의해 얻어지는 충분히 높은 미가공 강도를 가지는 미가공체를 제공한다. 미가공체는 성형 후의 높은 에지 강도 및 양호한 건조 거동을 갖는다.
본 발명은 추가로 본 발명에 따른 미가공체가 200 내지 2000℃의 온도에서 처리되는 성형 및 비성형 내화체를 제조하는 방법을 제공한다.
성형 및 비성형 내화체는 제제가 10 내지 50℃의 온도에 이어서 > 50℃ 내지 200℃의 온도에서 건조 및/또는 응고제 첨가에 의해 응고되고, 그 응고체가 >200℃부터 2000℃까지의 온도에서 처리되는 방법으로도 또한 얻을 수 있다.
출발 물질
입상 성분:
소결 α-알루미나 T60, 0.2 - 0.6 mm;
소결 α-알루미나 T60, 0 - 0.3 mm;
소결 α-알루미나 T60, 0 - 0.045 mm;
소성 알루미나 CTC 50, 모두 알마티스(ALMATIS)사;
소결 MgO, 0.5 - 1 mm
소결 MgO, < 0.125 mm
소결 MgO, < 63 ㎛, 모두 네드매그(NEDMAG)사
매우 미세한 입상 결합제:
에록시드® Alu C (분말로), 데구사
비표면적 (BET) 100 ± 15 m2/g
평균 초기 입자 크기 nm 13
탭 밀도* (근사치) 50 g/l,
DIN EN ISO 787/11, 8. 1983에 따름
수분* < 5.0 중량% 105 ℃에서 2시간
강열 감량 < 3.0 중량% 1000 ℃에서 2시간,
105 ℃에서 2시간 동안 건조된 물질 기준
pH 4.5 - 5.5 4% 분산액에서
Al2O3-함량 >99.8 중량% 점화 물질 기준
체 잔유물 (모커(Mocker) 45 ㎛로) < 0.050 중량%
DIN EN ISO 787/18, 4. 1984에 따름
산화 알루미늄 분산액은 에어로디스프® W 460 ZX (분산액 1), W 630 (분산액 2) 및 VP Disp. W 440 (분산액 3) (모두 데구사)가 사용된다.
이 분산액의 조성 및 특성은 표 1에 나타나있다.
가소제로, 분산 알루미나 ADS 및 분산 알루미나 ADW (둘 다 알마티스사)가 사용된다.
실시예 1: 제제의 경화 시간 및 강도 비교
분산액 1-3의 5 중량% (총 입상 성분을 기준으로)과 소결 α-알루미나 T60 0.2-0.6 mm (50 중량%), 소결 α-알루미나 T60 0-0.3 mm (20 중량%), 소결 α-알루미나 T60 0-0.045 mm (10 중량%) 및 소성 알루미나 CTC 50 (20 중량%) (각각의 경우에 총 입상 성분을 기준으로)를 포함하는 입상 성분 및 보충수를 혼합하여 본 발명에 따른 제제를 얻을 수 있다.
실시예의 배치(batch)는 입상 성분의 비율이 합계 100이 되도록 계산된다. 제제 내 추가적인 물질의 비율은 입상 성분의 100% 값을 기준으로 한다.
게다가, 가소제 1 중량%가 필요한 보충수를 줄이기 위한 목적으로 분산액 1을 제외하고 각각의 경우에 첨가된다. 분산액 1 그 자체는 대단히 좋은 유동성을 가진다. 필요한 보충수는 실질적으로 모든 제제에서 동일하고 약 9-10 중량%이다.
응고 과정과 그로 인한 경화 거동을 제어하기 위해서, 고운 MgO 분말 (부식성 마그네시아, 5 중량%)이 사용된다.
혼합물의 제조 후에, 그것을 금형에 붓고, 습한 대기의 실온에 방치한다. 경화 후, 응고된 시험편을 24시간 동안 110℃에서 건조시켰다. 냉간 압축 강도의 측정 (CCS 측정)은 건조한 시험편으로 수행한다.
조성, 경화 시간 및 CCS 값이 표 2에 나타나있다.
표 2의 데이터는 산화 알루미늄 분산액에 의해 결합된 물체가 전통적인 결합제를 사용해야 할 필요없이 다루기에 충분한 미가공 강도를 갖는다는 것을 보여준다.
실시예 2: 산화 알루미늄의 양이 내화 콘크리트의 강도에 미치는 영향
동일한 입상 성분을 갖는 제제가 실시예 1에서처럼 실험을 위해 제조되었다. 분산액 1이 결합제로 사용되었다. 2, 3 및 5 중량% (입상 성분 기준)의 양의 분산액을 첨가하였다. 응고 과정을 제어하기 위해서, 고운 MgO 분말 (부식성 마그네시아) 2 중량% (입상 성분 기준)을 첨가하였다. 필요한 보충수는 실질적으로 모든 제제에서 동일하고 약 10 중량%이다.
금형에 부은 제제를 실험예 1에서 설명한 것과 같이 건조시켰다. 건조된 시험편의 일부는 각각의 경우에 2시간의 홀드 타임을 갖고 700℃ 및 1500℃에서 연소하였다.
CCS 측정은 건조 및 소성된 시험편 상에서 수행하였다. 얻은 CCS 값은 표 3에 나타나 있다.
소성 온도를 올리는 것은 강도의 증가를 수반한다. 더 높은 Al2O3 함량으로 더 높은 강도를 얻는다.
실시예 3: 산화 마그네슘의 양이 내화 콘크리트의 강도에 미치는 영향
동일한 입상 성분을 갖는 제제가 실시예 1에서처럼 실험을 위해 제조되었다. 분산액 1이 결합제로 사용되었다. 첨가된 양은 3 중량%이다.
응고 과정을 제어하기 위해서, 고운 MgO 분말 (부식성 마그네시아) 1 및 2 중량%가 사용되었다. 필요한 보충수는 실질적으로 두 혼합물 모두에서 동일하고 약 10 중량%이다.
금형에 붓고 이 후 연소되었던 제제의 건조는 실시예 2에 서술한 것과 같이 수행된다. 측정한 CCS 값은 표 4에 나타나있다.
얻은 결과는 낮은 연소 온도 영역에서의 부식성 마그네시아의 더 많은 첨가는 분산액 1에 의해 결합된 내화 콘크리트의 강도에 실질적인 영향이 없다는 것을 보여준다. 1500℃에서의 연소 후, 더 높은 MgO 함량이 물질의 강도를 향상시켰다.
실시예 4: 경화 시간 및 내화 콘크리트 강도에 대한 MgO 응결제 종류의 영향
동일한 입상 성분을 갖는 제제가 실시예 1에서처럼 실험을 위해 제조되었다. 분산액 1이 결합제로 사용되었다. 첨가된 양은 5 중량%이다.
분산액의 응고 과정을 조절하기 위해서, 부식성 마그네시아 형태의 MgO 분말 및 고운 (<0.1 mm) 소결 MgO 5 중량%가 사용되었다. 필요한 보충수는 실질적으로 두 혼합물 모두에서 동일하고 약 10 중량%이다.
금형에 붓고 이 후 연소되었던 제제의 건조는 실시예 2에 서술한 것과 같이 수행된다. 측정한 CCS 값은 표 5에 나타나있다.
표 5의 데이터는, 부식성 마그네시아에 비하여, 더 적은 양의 반응성 소결 MgO가 경화 시간을 상당히 증가시킨다는 것을 보여준다. 소결 MgO를 함유하는 시험편의 강도 값이 부식성 마그네시아를 함유한 경우의 값에 비하여 더 낮다. 이러한 결과는 MgO 응고제의 종류에 따라 경화 과정이 제어될 수 있다는 가능성을 설명 해 준다.
실시예 5: 미세한 입상 Al2O3 결합제의 종류의 영향
동일한 입상 성분을 갖는 제제가 실시예 1에서처럼 실험을 위해 제조되었다. 분산액 1이 결합제로 사용되었다. 결합제로서, 분산액 나이아콜 AL20 (건조물 20 중량%) 및 디스퍼럴 HP 14/2 (건조물 25%)가 사용되었다. 두 분산액 모두 입상 성분 기준으로 3 중량%의 양으로 첨가되었다. 응고 과정을 제어하기 위해서, 고운 MgO 분말 (부식성 마그네시아)가 미세한 입상 성분을 기준으로 3 중량% 사용되었다. 필요한 보충수는 실질적으로 모든 제제에서 동일하고 약 9 중량%이다.
금형에 부었던 제제는 실시예 1에 서술한 것과 같이 건조되었다. 건조된 시험편 몇몇은 각각의 경우에 2시간의 홀드 타임을 갖고 1500℃에서 연소되었다.
CCS 측정은 건조 및 소성된 시험편 상에서 수행하였다. 얻은 CCS 값은 표 6에 나타내었다.
분산액 1, 2 및 3에 비하여, 디스퍼럴 Hp14/2 및 나이아콜 AL 20은 만족스럽지만, 건조 후 1500℃에서 소성된 후의 특히 바람직한 분산액보다 대단히 낮은 강도 값을 갖는다.
실시예 6: MgO 내화 콘크리트를 제조하기 위한 Al2O3 분산액의 용도
분산액 1 3 중량% (총 입상 성분 기준)과 소결 MgO 0.5 - 1 (50 중량%), 소결 MgO < 0.125 mm (30 중량%) 및 소결 MgO < 63 ㎛ (20 중량%) (각각의 경우 입상 성분 기준)을 포함하는 입상 성분 및 보충수를 혼합하여 본 발명에 따른 제제를 얻 었다.
게다가, 필요한 보충수를 줄이기 위해 가소제 0.4 중량%를 첨가하였다. 약 10 중량%의 보충수가 필요하다.
분산액의 응고 과정과 그에 따른 경화 거동를 조절하기 위해서, 고운 MgO 분말 (부식성 마그네시아, 1 중량%)이 사용된다.
혼합물의 제조 후에, 그것을 금형에 붓고, 습한 대기의 실온에 방치한다. 경화 후, 응고된 시험편을 24시간 동안 110℃에서 건조시켰다. 건조 후, MgO의 수화 과정을 나타내는 갈라진 틈을 찾을 수는 없었다. 건조된 시험편의 일부는 홀드 타임 2시간을 갖고 1500 ℃에서 연소되었다.
CCS의 측정은 건조된 시험편에서 수행된다. 얻은 CCS 값은 표 7에 나타나 있다.
표 7의 데이터는 본 발명에 따른 제제가 전통적인 결합제를 가지지 않는 MgO 내화 콘크리트를 제조하는데 사용될 수 있다는 것을 보여준다.
실시예 8: 매우 미세한 입상 결합제를 사용한 스피넬 벽돌 강도에 대한 영향
본 발명에 따른 제제는 마그네슘 알루미네이트 및 0.2, 0.5 및 1.0 중량%의 에어록시드 Alu C를 혼합함으로써 얻었다. 표 8은 CCS의 상대적인 증가를 보여 준다. 매우 미세한 입상 결합제의 증가부가 스피넬 벽돌에 약 0.5 중량%에서 최적에 도달하는 추가적인 강도를 가하는 것을 알 수 있다.
본 발명에 따른 제제는 매우 향상된 성질을 가지는 (더 나은 기계적 특성, 슬래그에 대한 저항력) 비성형 내화 생산물 (충전 조성물, 도움없이 흐르는 내화 콘크리트) 및 성형 생산물 (벽돌, 완제품 부품)을 제조하는 것을 가능하게 한다.
미가공체의 제조에서, 보충수 요구량의 감소는 유리하고, 그와 동시에 미가공체 자체는 성형 후에 양호한 엣지 안정성 및 향상된 건조 거동을 갖는다는 이점이 있다.
본 발명의 제제에 의해 얻는 내화 생산물은 높은 물질 밀도를 나타내고, 그 결과 향상된 소결성, 기계적 강도 및 내식성을 나타낸다.
본 발명의 제제 내에 존재하는 매우 미세한 입상 결합제는 전통적인 유기 및 무기 결합제와 조합하거나 또는 단독으로 강도 갭 없는 영구적 결합제로 성형 내화 생산물에 쓰인다.
본 발명의 제제 내에 존재하는 매우 미세한 입상 결합제는 비성형, 내화 생산물에, 특히 시멘트가 적거나/없는, 무기 결합제가 적거나/없는 및/또는 유기 결합제가 적거나/없는 조성물 및 콘크리트에 영구적 결합제로서 강도 갭 없이 쓰인다.
Figure 112009026530009-PCT00001
Figure 112009026530009-PCT00002
Figure 112009026530009-PCT00003
Figure 112009026530009-PCT00004
Figure 112009026530009-PCT00005
Figure 112009026530009-PCT00006
Figure 112009026530009-PCT00007
Figure 112009026530009-PCT00008

Claims (21)

  1. 하나 이상의 입상 내화 성분 및 하나 이상의 결합제를 포함하고,
    여기서,
    - 상기 입상 내화 성분은 평균 입자 직경 > 0.3 ㎛를 갖고,
    - 상기 결합제는
    - 0.05 내지 50 중량%의, 평균 입자 직경 10 nm 내지 0.3 ㎛를 갖고 산화 알루미늄, 이산화 티탄, 이산화 지르코늄 및 /또는 상기 언급한 산화물의 혼합 산화물로 구성된 군에서 선택되는 매우 미세한 입상 결합제,
    - 0 내지 20 중량%의 무기 결합제,
    - 0 내지 20 중량%의 수경성 결합제,
    - 0 내지 15 중량%의 유기 무규소 결합제
    중에서 선택되고,
    - 또한 0 내지 35 중량%의 물을 추가적으로 함유하고, 여기서
    - 입상 내화 성분의 비율은 100이고, 제제 내 추가 물질의 비율은 입상 성분을 기준으로 하는 것을 특징으로 하는 내화재를 제조하기 위한 제제.
  2. 제1항에 있어서, 입상 성분 및 매우 미세한 입상 결합제의 합이 전체 제제량을 기준으로 70 중량% 이상인 것을 특징으로 하는 제제.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 매우 미세한 입상 결합제가 산화 알루미늄 또는 이산화 티탄 또는 이산화 지르코늄인 것을 특징으로 하는 제제.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 매우 미세한 입상 결합제가 40 내지 300 nm의 평균 입자 직경을 갖는 것을 특징으로 하는 제제.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 매우 미세한 입상 결합제가 열분해법으로 제조된 것을 특징으로 하는 제제.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 입상 내화 성분이 산화 알루미늄, 산화 마그네슘, 마그네슘 알루미네이트, 이산화 지르코늄, 산화 칼슘, 이산화 규소, 마그네슘 실리케이트, 칼슘 실리케이트, 지르코늄 실리케이트, 뮬라이트, 칼슘 알루미네이트, 탄화 규소, 질화 규소, SiALON, 질화 알루미늄, 알루미늄 옥시니트라이드 및 산화 크롬으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 이상의 화합물인 것을 특징으로 하는 제제.
  7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 제제 내 수분 비율이 3 내지 15 중량%인 것을 특징으로 하는 제제.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 제제 내 무기 결합제의 비율이 0 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 제제.
  9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 제제 내 수경성 결합제의 비율이 0 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 제제.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 제제 내 유기 무규소 결합제의 비율이 0 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 제제.
  11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 제제가 평균 입자 직경 40 내지 300 nm인 화열 산화 알루미늄을 0.1 내지 4 중량% 함유하고, 3 내지 15 중량%의 물을 함유하며, 무기, 수경성 및 유기 무규소 결합제가 없는 것을 특징으로 하는 제제.
  12. 입상, 내화 성분 및 매우 미세한 입상 결합제가, 필요하다면 물, 무기, 수경성 및/또는 유기 무규소 결합제의 존재 하에서, 혼합되는 것을 특징으로 하는 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항의 제제의 제조 방법.
  13. 제12항에 있어서, 매우 미세한 입상 결합제가 수성 분산액 형태로 첨가되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제13항에 있어서, 수성 분산액이 pH를 조절하고/거나 제타 전위를 증가시키기 위한 첨가제를 함유하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서, 수성 분산액이 15 중량% 이상의 매우 미세한 입상 결합제 함량을 가지는 것을 특징으로 하는 방법.
  16. 제1항 내지 제11항 중 어느 한 항에 따른 제제가 10 내지 50℃의 온도에 이어서 > 50℃ 내지 200℃의 온도에서 건조 및/또는 응고제 첨가에 의해 응고되는 것을 특징으로 하는 미가공체의 제조 방법.
  17. 제16항에 있어서, 응고제의 비율이 제제를 기준으로 0.05 내지 5 중량%인 것을 특징으로 하는 방법.
  18. 제16항 또는 제17항에 있어서, 응고제가 산화 마그네슘인 것을 특징으로 하는 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 얻을 수 있는 미가공체.
  20. 제19항에 따른 미가공체가 >200℃부터 2000℃까지의 온도에서 처리되는 것을 특징으로 하는 성형 및 비성형 내화체의 제조 방법.
  21. 제1항 내지 제11중 어느 한 항에 따른 제제가 10 내지 50℃의 온도에 이어서 > 50℃ 내지 200℃의 온도에서 건조 및/또는 응고제 첨가에 의해 응고되고, 그 응고체가 >200℃부터 2000℃까지의 온도에서 처리되는 것을 특징으로 하는 성형 및 비성형 내화체의 제조 방법.
KR1020097009121A 2006-11-02 2007-09-19 내화재를 제조하기 위한 제제 KR20090091696A (ko)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
DE102006051661A DE102006051661A1 (de) 2006-11-02 2006-11-02 Zubereitung zur Herstellung feuerfester Materialien
DE102006051661.3 2006-11-02

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20090091696A true KR20090091696A (ko) 2009-08-28

Family

ID=39264778

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020097009121A KR20090091696A (ko) 2006-11-02 2007-09-19 내화재를 제조하기 위한 제제

Country Status (12)

Country Link
US (1) US8303702B2 (ko)
EP (1) EP2077980B1 (ko)
JP (1) JP2010508231A (ko)
KR (1) KR20090091696A (ko)
CN (1) CN101535211B (ko)
BR (1) BRPI0718264A2 (ko)
CA (1) CA2667403C (ko)
DE (1) DE102006051661A1 (ko)
ES (1) ES2542995T3 (ko)
PL (1) PL2077980T3 (ko)
RU (1) RU2436751C2 (ko)
WO (1) WO2008052844A1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150118969A (ko) * 2013-02-04 2015-10-23 레프라테크니크 홀딩 게엠베하 내화 콘크리트용 지오폴리머-결합제 시스템, 결합제 시스템을 포함하는 건식 내화 콘크리트 배합물, 및 배합물의 용도

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102320846B (zh) * 2011-08-16 2014-01-08 武汉钢铁(集团)公司 Rh精炼炉内衬用砖及其制备方法
ES2885759T3 (es) * 2011-09-20 2021-12-15 Evonik Operations Gmbh Procedimiento para la producción de materiales ligeros, cerámicos
US9725349B2 (en) * 2012-11-28 2017-08-08 Corning Incorporated Glass manufacturing apparatus and methods
CN103878847B (zh) * 2014-04-14 2016-01-20 杭州好迪装饰家私有限公司 一种难燃木材及其制备方法和应用
KR101561564B1 (ko) * 2015-04-03 2015-10-19 명진에코 주식회사 수성 내열 도료 조성물 및 그 제조방법
CN106205837B (zh) * 2016-09-28 2017-08-22 上海新益电力线路器材有限公司 一种复合氧化镁耐火电缆及其制备方法
DE102017107658A1 (de) * 2017-01-04 2018-07-05 HÜTTENES-ALBERTUS Chemische Werke Gesellschaft mit beschränkter Haftung Schlichtezusammensetzung für die Gießereiindustrie, enthaltend partikuläres, amorphes Siliziumdioxid und Säure
CN107162596A (zh) * 2017-05-16 2017-09-15 徐欣怡 复合陶瓷及其制备方法和应用
CN107915493A (zh) * 2017-12-06 2018-04-17 宁波爱克创威新材料科技有限公司 刚玉‑镁系浇注料及其制作方法
CN108101513B (zh) * 2017-12-22 2021-07-13 郑州中南杰特超硬材料有限公司 一种制作氧化镁复合片的工艺
TWI683795B (zh) * 2019-03-15 2020-02-01 許倩玲 耐火混凝土製法
CN112010662A (zh) * 2020-09-07 2020-12-01 郑州四季火耐火材料有限公司 一种高温耐火胶泥及其制备方法
CN112299857B (zh) * 2020-11-16 2022-06-03 德州启源空调设备有限公司 一种风阀阀体材料及其制备工艺
CN114891380A (zh) * 2022-05-06 2022-08-12 西安红元节能材料有限公司 一种环保节能耐高温耐热震陶瓷绝缘隔热浆料
CN117003552B (zh) * 2023-06-16 2024-02-23 辽宁煜鑫高科技术新材料有限公司 一种板状刚玉基复合耐火材料的制备方法及其应用

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5338283B2 (ko) 1972-05-19 1978-10-14
JPS583998B2 (ja) 1975-02-15 1983-01-24 ニホンルツボ カブシキガイシヤ フテイケイタイカザイ
CA1035539A (en) 1975-09-26 1978-08-01 Her Majesty In Right Of Canada As Represented By The Minister Of Energy, Mines And Resources Method of forming foundry moulds
US4349637A (en) * 1980-04-21 1982-09-14 Kennecott Corporation Alumina binder for fiber containing alumina
GB8302952D0 (en) * 1983-02-03 1983-03-09 British Aluminium Co Plc Alumina sols
BR8903325A (pt) 1988-08-26 1990-03-13 Nalco Chemical Co Processo de fabricacao de papel
US5788891A (en) * 1994-05-09 1998-08-04 Gauckler; Ludwig J. Method for the forming of ceramic green parts
DE4445205A1 (de) 1994-12-17 1996-06-20 Degussa Zirkondioxidpulver, Verfahren zu seiner Herstellung und Verwendung
CN1120129C (zh) 1996-03-05 2003-09-03 佐藤护郎 氧化铝溶胶的制备方法
US5989515A (en) * 1996-07-24 1999-11-23 Nissan Chemical Industries, Ltd. Process for producing an acidic aqueous alumina sol
GB9617010D0 (en) 1996-08-13 1996-09-25 Shaw Richard D Improved refractory binder
US5972102A (en) * 1996-10-29 1999-10-26 North American Refractories Co. Hydraulically-bonded monolithic refractories containing a calcium oxide-free binder comprised of a hydratable alumina source and magnesium oxide
RU2150442C1 (ru) 1998-08-31 2000-06-10 Сибирский химический комбинат Керамическая масса
CN1394830A (zh) * 2002-07-30 2003-02-05 王明娜 电熔耐火材料制品的加工方法
CN1508091A (zh) * 2002-12-20 2004-06-30 上海科鸣机械设备有限公司 一种直流电弧炉炉底耐火材料
US20050146066A1 (en) * 2003-04-28 2005-07-07 Masafumi Koide Porous ceramic and method for production thereof
DE102004055165A1 (de) 2003-12-03 2005-06-30 Degussa Ag Flammenhydrolytisch hergestelltes Titandioxidpulver
DE102004036602A1 (de) 2004-07-28 2006-03-23 Degussa Ag Hochgefüllte, wässerige Metalloxid-Dispersion
DE102004039139A1 (de) 2004-08-12 2006-02-23 Degussa Ag Yttrium-Zirkon-Mischoxidpulver
DE102004061698A1 (de) 2004-12-22 2006-07-06 Degussa Ag Zirkon-Hafnium-Mischoxidpulver
DE102005032427A1 (de) 2005-07-12 2007-01-18 Degussa Ag Aluminiumoxid-Dispersion

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150118969A (ko) * 2013-02-04 2015-10-23 레프라테크니크 홀딩 게엠베하 내화 콘크리트용 지오폴리머-결합제 시스템, 결합제 시스템을 포함하는 건식 내화 콘크리트 배합물, 및 배합물의 용도

Also Published As

Publication number Publication date
BRPI0718264A2 (pt) 2014-03-04
EP2077980B1 (en) 2015-05-13
CN101535211A (zh) 2009-09-16
EP2077980A1 (en) 2009-07-15
WO2008052844A1 (en) 2008-05-08
JP2010508231A (ja) 2010-03-18
CA2667403A1 (en) 2008-05-08
RU2436751C2 (ru) 2011-12-20
RU2009120576A (ru) 2010-12-10
DE102006051661A1 (de) 2008-05-08
CA2667403C (en) 2013-08-06
US8303702B2 (en) 2012-11-06
PL2077980T3 (pl) 2015-10-30
ES2542995T3 (es) 2015-08-13
CN101535211B (zh) 2013-05-29
US20100029463A1 (en) 2010-02-04

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR20090091696A (ko) 내화재를 제조하기 위한 제제
Roy et al. Nanotechnology in castable refractory
JP5879414B2 (ja) 向上した耐熱衝撃性を示す焼結耐火物
CA2850093C (en) Method for producing light ceramic materials
JP3007684B2 (ja) 熱衝撃抵抗性の向上したジルコン耐火物
US8470088B2 (en) Cast bodies, castable compositions, and methods for their production
JP5068767B2 (ja) 自己流動性耐熱混合物
Aneziris et al. Carbon containing castables and more
WO2001090030A1 (en) Insulating raw material for high temperature applications
Gheisari et al. Recent Advancement in monolithic refractories via application of Nanotechnology “A review Paper”
WO2000030999A1 (en) Insulating raw material for high temperature applications
Khattab et al. The effect of β-eucryptite on cordierite ceramic materials prepared using a temperature-induced forming technique
Golshan et al. Microstructure and properties of colloidal silica bonded magnesite castable refractories
Otroj et al. Behaviour of alumina-spinel self-flowing castables with nano-alumina particles addition
Gogtas Development of nano-ZrO2 reinforced self-flowing low and ultra low cement refractory castables
Singh et al. Urea based sols as binder for nano-oxide bonded high alumina refractory castables
JP3327883B2 (ja) 塊状黒鉛含有耐火物
Zemánek et al. Use of the sol-gel method for the production of no cement castables
El-Amir et al. Industrial Waste-Derived Alumina-Zirconia-Silica Low Cement Castable
JPS6120511B2 (ko)
JP3615578B2 (ja) 水硬性不定形耐火組成物
TW202411179A (zh) 製造碳化矽包覆耐火顆粒的方法以及碳化矽包覆耐火顆粒
Silva Microsilica-bonded magnesia-based refractory castables: Bonding mechanism and control of damage due to magnesia hydration
Silva Microsilica-bonded magnesia-based refractory castables
Abbasian et al. Advanced Ceramics Progress

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application