KR20130004276A

KR20130004276A - 내화 성형체, 내화 성형체의 제조 방법 및 금속 주조용 부재

Info

Publication number: KR20130004276A
Application number: KR1020127022744A
Authority: KR
Inventors: 노리히로 기하라; 시게루 나카마; 요우스케 스가누마
Original assignee: 니치아스 가부시키가이샤
Priority date: 2010-03-05
Filing date: 2011-03-04
Publication date: 2013-01-09
Also published as: JP5771185B2; JPWO2011108700A1; KR101493575B1; WO2011108700A2; CN102781879A; WO2011108700A3; CN102781879B

Abstract

열전도성이 낮음과 더불어, 균질성이 높고, 물리적인 충격이나 열충격에 대한 내구성이 높은, 신규 내화 성형체를 제공한다. 무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 내화 성형체이며, 적합하게는, 바인더와, 무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 바인더로 결합된 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 내화 성형체이거나, 또는, 무기 입자로서 규산칼슘 입자를 포함함과 더불어, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 규산칼슘 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 내화 성형체이다.

Description

내화 성형체, 내화 성형체의 제조 방법 및 금속 주조용 부재{REFRACTORY MOLDED ARTICLE, MANUFACTURING METHOD FOR REFRACTORY MOLDED ARTICLE, AND MEMBER FOR METAL CASTING}

본 발명은, 내화 성형체, 내화 성형체의 제조 방법 및 금속 주조용 부재에 관한 것이다.

다이캐스트 기술을 이용하여 알루미늄 용탕이나 마그네슘 용탕을 주조하는 경우, 소정량의 금속 용탕을 유지 용로로부터 주조기에까지 운반하고, 주조기의 형 내에 주입하기 위한 용기로서, 레이들이 사용되고 있다.

대량생산을 목적으로 한 주조 장치에 있어서, 레이들은 로봇 암 등에 탑재되고 자동 제어되고 있고, 소정량의 금속 용탕을 유지 용로로부터 퍼올려 주조기까지 옮겨 주입하도록 프로그램되어 있다. 또, 소량 생산을 목적으로 한 주조 장치에 있어서, 레이들은 수동 리프트 핸들 등에 고정된 상태에서 수동으로 제어되어 있다.

현재, 레이들은, 고온에 대해서 내구성이 있고, 튼튼하므로, 주철제의 것이 시장의 9할 이상을 차지하고 있다.

그러나 주철은 열전도성이 높기 때문에, 주철제의 레이들을 이용한 경우, 유지 용로나 운반되는 금속 용탕의 온도를 저하시켜 버린다. 이 때문에, 유지 용로나 금속 용탕의 온도 저하를 고려하여 유지 용로의 온도를 주조 온도보다 상당히 높은 온도로 유지하지 않으면 안되고, 에너지 손실이 커진다는 기술 과제가 존재하고 있다.

그래서, 주철제의 레이들을 대신하여 열전도성이 낮은 세라믹스 등의 무기 재질제의 레이들이 요구되도록 되고 있지만, 무기 재질제의 레이들은, 일반적으로 물리적인 충격이나 열충격에 약하고, 내구성이 낮다는 기술 과제를 갖고 있다.

상기 기술 과제를 해결하기 위해서, 특허 문헌 1(특개 2005-118878호 공보)에 있어서는, 슬러리 형상의 세라믹 재료로 습윤한 E-유리제의 직물을 성형체 상에 순차 붙임으로써 제작되어 이루어지는, E-유리제의 직물로 보강된 세라믹스제의 레이들이 제안되어 있다.

또, 금속 주조 장치의 구성 부재로서, 열충격에 의한 균열의 발생을 억제하기 위해서, 규산칼슘에 탄소 섬유를 혼입한 재료로 이루어지는 것이 알려져 있다(특허 문헌 2(일본국 특허공개 2009-234812호 공보) 참조).

일본국 특허공개 2005-118878호 공보 일본국 특허공개 2009-234812호 공보

특허 문헌 1에 기재된 방법에서는, 열전도성이 낮고, 내충격성을 갖는 E-유리제의 직물로 보강된 세라믹스제의 레이들을 얻을 수 있지만, 슬러리 형상의 세라믹 재료로 습윤한 직물을 1매씩 수작업으로 성형 다이에 붙임으로써 레이들을 제작하고 있기 때문에, 제조 효율이 낮고, 생산성을 향상하는 것이 곤란하다는 기술 과제가 존재하고 있었다.

또, 레이들 이외에도, 예를 들면 홈통, 용탕 유지로, 취과(取鍋), 플로트, 스파우트, 핫 톱링 헤더 등의 용탕과 접촉하는 금속 주조용 부재에 있어서도, 열전도성이 낮고, 뛰어난 내열 충격성을 갖는 것이 요구되도록 되어 있지만, 예를 들면 금속 주조용 부재로서, 특허 문헌 2에 기재된 탄소 섬유를 혼입한 규산칼슘제의 부재를 이용한 경우, 금속 용탕의 온도가 탄소 섬유의 내열 온도보다 높기 때문에, 사용에 따라 탄소 섬유가 점차 소실되어, 균열을 일으키기 쉬워진다.

따라서, 본 발명은, 열전도성이 낮음과 더불어, 물리적인 충격이나 열충격에 대한 내구성이 높고, 균질성이 높은 신규 내화 성형체를 제공함과 더불어, 상기 내화 성형체를 높은 생산성 하에서 간편하게 제조하는 방법 및 금속 주조용 부재를 제공하는 것을 목적으로 하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명자들이 예의 검토를 행한 결과, 무기 입자와 무기 단섬유를 혼련하여 얻어진 혼련물을 성형함으로써, 높은 생산성 하에서 내화 성형체를 제작하는 방법을 착상했다.

그러나 본 발명자들이 검토한바, 무기 단섬유는, 통상, 복수의 단섬유가 사이징제로 결착되거나 가연(加撚)된 무기 단섬유 집합체 상태에 있지만, 이들 무기 단섬유 집합체는, 혼련시에 개개의 무기 단섬유로 해섬(解纖)되어 분산되고, 혼련물의 유동성을 현저하게 저하시켜 버리고, 성형물에 블로홀이나 보이드 등의 공극을 발생시켜 성형 불량을 일으키므로, 극소량의 무기 단섬유 밖에 첨가할 수 없는 것이 판명되었다. 레이들은 최박부의 두께가 1㎝정도이므로, 상기 공극을 발생시킨 경우에는, 균질성이 저하되고, 충분한 인성을 부여할 수 없게 되어 버린다.

상기 지견에 기초하여, 본 발명자들이 더 검토한바, 무기 입자와, 다발 형상(束狀)의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 내화 성형체에 의해, 상기 기술 과제를 해결할 수 있는 것을 알아내고, 본 지견에 기초하여 본 발명을 완성하기에 이르렀다.

즉, 본 발명은,

(1)무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 내화 성형체,

(2)바인더와, 무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 바인더로 결합된 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 상기 (1)에 기재된 내화 성형체(이하, 적당히, 내화 성형체 1로 칭한다.),

(3)상기 바인더를 1~50질량%, 상기 무기 입자를 30~95질량%, 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량% 포함하여 이루어지는 상기 (2)에 기재된 내화 성형체,

(4)상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 직경이 0.01~5㎜이며, 길이가 3~30㎜인 상기 (2) 또는 (3)에 기재된 내화 성형체,

(5)상기 무기 입자로서 규산칼슘 입자를 포함함과 더불어, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 규산칼슘 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 상기 (1)에 기재된 내화 성형체(이하, 적당히, 내화 성형체 2로 칭한다.),

(6)상기 무기 입자를 65~99질량%, 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량부 포함하여 이루어지는 상기 (5)에 기재된 내화 성형체,

(7)상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 직경이 0.01~5㎜이며, 길이가 3~200㎜인 상기 (5) 또는 (6)에 기재된, 내화 성형체,

(8)JIS　R　1662에 의해 측정했을 때의 샤르피 충격치가 0.5~10mJ/㎟인 상기 (1)~(7) 중 어느 한 항에 기재된 내화 성형체,

(9)무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체 형성 재료를 혼련한 후, 얻어진 혼련물을 성형하는 것을 특징으로 하는 내화 성형체의 제조 방법(이하, 적당히, 내화 성형체의 제법 1이라고 칭한다),

(10)바인더와, 무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체 형성 재료를 혼련한 후, 얻어진 혼련물을 성형하는 상기 (9)에 기재된 내화 성형체의 제조 방법,

(11)상기 내화 성형체 형성 재료가, 고형분 중에, 상기 바인더를 1~50질량%, 상기 무기 입자를 30~95질량%, 상기 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량% 포함하는 상기 (10)에 기재된 내화 성형체의 제조 방법,

(12)JIS　R　5201에 의해 측정했을 때의 상기 혼련물의 탭 플로우치가 150㎜ 이상인 상기 (10) 또는 (11)에 기재된 내화 성형체의 제조 방법,

(13)규산칼슘 입자의 원료를 포함함과 더불어, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체 형성용 슬러리를, 탈수 성형하고, 다음에 수열처리한 후, 건조 처리하는 것을 특징으로 하는 내화 성형체의 제조 방법(이하, 적당히, 내화 성형체의 제법 2로 칭한다),

(14)상기 규산칼슘 입자의 원료가 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말인 상기 (13)에 기재된 내화 성형체의 제조 방법,

(15)상기 수열처리를 7㎏/㎠ 이상의 수증기압 하에서 행하는 상기 (14)에 기재된 내화 성형체의 제조 방법,

(16)상기 내화 성형체 형성용 슬러리가, 고형분 중에, 상기 무기 입자의 원료 100질량부에 대해서, 상기 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량부 포함하는 상기 (13)~(15) 중 어느 하나에 기재된 내화 성형체의 제조 방법,

(17)상기 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체가, 다발 형상의 무기 섬유 집합체 100질량부에 대해서 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 1~30질량부 피복하여 이루어지는 것인 상기 (9)~(16) 중 어느 한 항에 기재된 내화 성형체의 제조 방법,

(18)무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 내화 성형체에 의해, 적어도 그 표면이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 주조용 부재를 제공하는 것이다.

본 발명에 관련되는 내화 성형체 1 또는 내화 성형체 2 등의 내화 성형체는, 무기 입자 등의 무기 재질에 의해 구성됨으로써, 열전도성이 저감되어 이루어짐과 더불어, 균질성이 높고, 무기 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 가짐으로써, 물리적인 충격이나 열충격에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다.

또, 본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 의하면, 내화 성형체의 제조에 있어서, 무기 섬유 재료로서, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 사용하면서 무기 입자와 혼련되어 있기 때문에, 혼련시에 개개의 무기 섬유에 대한 해섬, 분산을 억제할 수 있고, 무기 섬유 집합체를 다량 사용한 경우에도 높은 생산성 하에서 간편하게 내화 성형체를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 의하면, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 공존 하에, 무기 입자의 원료로서 규산칼슘 입자의 원료를 포함하는 내화 성형체 형성용 슬러리를 탈수 성형하고, 다음에 수열처리함으로써, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 분산시킨 상태에서 무기 입자를 합성하면서 동시에 내화 성형체를 형성할 수 있으므로, 내화 성형체의 형성시에 개개의 무기 섬유에 대한 해섬, 분산을 억제할 수 있고, 무기 섬유 집합체를 다량 사용한 경우에도 높은 생산성 하에서 간편하게 내화 성형체를 제작할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 열전도성이 저감함과 더불어, 균질성이 높고, 물리적인 충격이나 열충격에 대한 내구성을 향상시킨 금속 주조용 부재를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에서 얻어진 레이들의 개략도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에서 얻어진 취과의 개략도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에서 얻어진 내화 성형체 1의 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에서 얻어진 내화 성형체 2의 단면도이다.

먼저, 본 발명의 내화 성형체에 대해 설명한다.

본 발명의 내화 성형체는, 무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 내화 성형체로서, 구체적으로는, 내화 성형체 1 및 내화 성형체 2를 들 수 있다.

내화 성형체 1은, 바인더와, 무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 바인더로 결합된 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 것이며, 내화 성형체 2는, 무기 입자로서 규산칼슘 입자를 포함함과 더불어, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 규산칼슘 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 것이다.

내화 성형체 1과 내화 성형체 2는, 내화 성형체 1이 바인더를 포함하는 것을 필수로 하고, 내화 성형체 2가 무기 입자로서 규산칼슘 입자를 포함하는 것을 필수로 하는 것인 점에 있어서 상위하지만, 그 외의 점에 있어서는 공통되는 기술 사항을 포함하는 것이므로, 이하, 적절히 양자를 대비하면서 설명하는 것으로 한다.

본 발명의 내화 성형체에 있어서, 무기 입자는, 내화 성형체의 매트릭스 성분(내화 성형체의 골격을 이루는 주성분)으로서 기능하는 내화성 입자이며, 임의의 내화성 무기 입자를 사용할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 1인 경우, 무기 입자로서는, 예를 들면, 실리카 입자, 알루미나 입자, 멀라이트 입자, 탄화규소 입자, 질화 규소 입자, 실리콘알루미늄옥시나이트라이드 입자, 지르콘 입자, 마그네시아 입자, 지르코니아 입자, 그래파이트 입자, 규회석 입자 등의 규산칼슘 입자, 질화붕소(BN) 입자, 질화알루미늄(AlN) 입자, 2붕화티탄(TiB₂) 입자, 플라이애시 벌룬 입자, 펄라이트 입자, 버미큘라이트 입자, 불화칼슘 입자, 불화마그네슘 입자, 산화칼슘 입자, 산화마그네슘 입자, 산화바륨 입자 및 황산바륨 입자 등으로부터 선택되는 일종 이상을 들 수 있다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 2인 경우, 무기 입자로서 규산칼슘 입자를 포함하고, 규산칼슘 입자로서, 구체적으로는 제노틀라이트 입자, 토버모라이트 입자, 규회석 입자 등을 들 수 있다.

무기 입자의 평균 입자 지름은, 0.1~6000㎛인 것이 바람직하고, 0.1~5000㎛인 것이 보다 바람직하고, 0.1~4500㎛인 것이 더 바람직하다. 무기 입자의 평균 입자 지름이 0.1㎛ 미만이면, 표면적이 증대하여 내화 성형체의 제조시에 분산매와 달라붙기 쉽고, 유동성이 저하하기 쉬워지고, 6000㎛를 넘으면 본 발명의 효과가 발휘되기 어려워진다.

또한, 본 출원 서류에 있어서, 평균 입자 지름이란, 레이저 회절·산란법에 의해 측정했을 때의 값을 의미하고, 예를 들면, 주식회사 시마즈 제작소제 「SALD-2200」을 이용하여 측정할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체는, 무기 입자를 30~99질량% 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 1인 경우, 무기 입자를 30~95질량% 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 40~90질량% 포함하여 이루어지는 것이 보다 바람직하고, 45~80질량% 포함하여 이루어지는 것이 더 바람직하다.

또, 본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 2인 경우, 무기 입자를 65~99질량% 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 75~96질량% 포함하여 이루어지는 것이 더 바람직하고, 80~95질량% 포함하여 이루어지는 것이 더 바람직하다.

무기 입자의 함유량이 상기 범위 내에 있음으로써, 내화 성형체에 충분한 강도를 부여하기 쉬워짐과 더불어, 내화 성형체의 형상을 원하는 형상으로 유지하기 쉬워진다.

상기 무기 입자의 함유량은, 내화 성형체 제조시에 이용한 원료량으로부터 산출할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체에 있어서, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 구성하는 무기 섬유로서는, 내화 성형체의 용도에 따른 소정의 내열성(내화성)을 갖는 것이면 특별히 제한되지 않고, 예를 들면, 유리 섬유, 알루미나 섬유, 물라이트 섬유, 실리카 알루미나 섬유, 암면 섬유 등을 들 수 있다. 상기 무기 섬유로서, 제조 코스트를 고려한 경우에는 유리 섬유가 바람직하고, 또한 본 발명의 내화 성형체가 후술하는 내화 성형체의 제법 2 등의 수열처리를 수반하는 방법에 의해 형성되어 이루어지는 것인 경우에는, 내알칼리 유리 섬유가 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체에 있어서, 다발 형상의 무기 섬유 집합체는, 복수 개의 필라멘트(단섬유 또는 연속섬유라고도 한다)를 집속한 스트랜드를 소정의 길이로 절단한 절단 스트랜드나, 복수 개의 필라멘트(단섬유 또는 연속섬유라고도 한다)를 집속한 스트랜드를 수10개 합사하여 원통형상으로 감은 로빙을 소정의 길이로 절단한 것, 복수개의 스트랜드를 꼬아 합친 얀(합연사)을 소정의 길이로 절단 한 것, 벌크 섬유 등의 단섬유를 섬유 길이 방향으로 평행하게 모으고 연속적인 다발로 한 것 등을 들 수 있다. 이들 다발 형상의 무기 섬유 집합체 중, 입수가 용이한 절단 스트랜드나, 로빙이나 합연사를 소정의 길이로 절단한 것이 적합하고, 합연사를 소정의 길이로 절단한 것이 보다 적합하다. 합연사를 소정의 길이로 절단한 것은, 꼬임에 의한 요철을 표면에 발생시키기 쉽고, 내화 성형체 내에서 엥커 효과를 발휘하기 쉽기 때문에, 내화 성형체의 인성을 향상하기 쉬워진다.

또, 본 발명의 내화 성형체에 있어서, 다발 형상의 무기 섬유 집합체는, 무기 섬유가 20~10000개 집합한 것인 것이 바람직하고, 100~8000개 집합한 것인 것이 더욱 바람직하고, 200~6000개 집합한 것인 것이 더 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체에 있어서, 다발 형상의 무기 섬유 집합체는, 무기 섬유의 비중에 따라서도 다르지만, 그 섬도가 10~5000tex인 것이 바람직하고, 50~4000tex인 것이 보다 바람직하고, 100~3000tex인 것이 더 바람직하다.

또한, 본 출원 서류에 있어서, 상기 섬도가 1tex인 것은, 다발 형상의 무기 섬유 집합체 1000m당의 중량이 1g인 것을 의미한다.

본 발명의 내화 성형체에 있어서, 다발 형상의 무기 섬유 집합체는, 직경이 0.01~5㎜인 것이 바람직하고, 0.05~4㎜인 것이 보다 바람직하고, 0.1~3㎜인 것이 더 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체에 있어서, 다발 형상의 무기 섬유 집합체는, 길이가 3~200㎜인 것이 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 1인 경우, 다발 형상의 무기 섬유 집합체는, 길이가 3~30㎜인 것이 바람직하고, 5~25㎜인 것이 보다 바람직하고, 10~20㎜인 것이 더 바람직하다.

또, 본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 2인 경우, 다발 형상의 무기 섬유 집합체는, 길이가 3~200㎜인 것이 바람직하고, 10~120㎜인 것이 바람직하고, 20~80㎜인 것이 더 바람직하다.

또한, 본 출원 서류에 있어서, 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 직경 및 길이는, 다발 형상의 무기 섬유 집합체 100개의 직경 및 길이를 측정했을 때의 산술 평균치를 의미한다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체의 섬도나 직경이나 길이가 상기 범위 내에 있음으로써, 내화 성형체가 무기 섬유 집합체를 다량으로 함유하기 쉬워짐과 더불어, 내화 성형체 중으로부터 무기 섬유 집합체가 빠지기 어려워져, 내화 성형체에 높은 인성을 부여하기 쉬워진다.

본 발명의 내화 성형체에 있어서, 다발 형상의 무기 섬유 집합체는, 밀도가 0.5~4g/㎤인 것이 바람직하고, 1~3g/㎤인 것이 보다 바람직하고, 1.5~3g/㎤인 것이 더 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체는, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~3질량% 포함하여 이루어지는 것이 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 1인 경우, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량% 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 5~30질량% 포함하여 이루어지는 것이 보다 바람직하고, 10~30질량% 포함하여 이루어지는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 2인 경우, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량% 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 2~20질량% 포함하여 이루어지는 것이 보다 바람직하고, 2~13질량% 포함하여 이루어지는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체가, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량 포함하여 이루어지는 것인 것임으로써, 내화 성형체에 충분한 인성을 부여할 수 있다. 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 함유량이 1질량% 미만이면, 내화 성형체에 충분한 인성을 부여하기 어려워지고, 30질량%를 넘으면, 성형시에 성형 재료의 유동성이 저하하여 성형하기 어려워진다.

상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 함유량은, 내화 성형체 제조시에 이용한 원료량으로부터 산출할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 1인 경우, 내화 성형체 1은, 상기 무기 입자 및 다발 형상의 무기 섬유 집합체와 더불어, 또한 필수 성분으로서 바인더를 포함하여 이루어진다.

상기 바인더로서는 무기 바인더가 바람직하고, 무기 바인더로서는, 시멘트, 인산알루미늄, 규산소다, 콜로이드 실리카 등을 들 수 있고, 이들 중, 시멘트가 바람직하다.

시멘트로서는, 무기 바인더로서 기능하는 것이면 특별히 제한되지 않지만, 예를 들면, 포틀랜드 시멘트, 백색 시멘트, 플라이애시 시멘트, 실리카 시멘트, 알루미나 시멘트 등의 수경성 시멘트 등으로부터 선택되는 일종 이상을 들 수 있다. 상기 시멘트로서는, 내열성이 높은 알루미나 시멘트가 적합하다. 여기서, 알루미나 시멘트란, CaO·Al₂O₃를 주성분으로 하는 시멘트를 의미하고, 예를 들면, Al₂O₃ 함유 비율이 70질량% 이상인 것이 적합하다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 1인 경우, 내화 성형체 1은, 바인더를 1~50질량% 포함하여 이루어지는 것이 바람직하고, 5~40질량% 포함하여 이루어지는 것이 더욱 바람직하고, 10~40질량% 포함하여 이루어지는 것이 더 바람직하다. 바인더의 함유량이 1질량% 미만이면, 무기 입자 등을 충분히 결합시키기 어려워지고, 50질량%를 넘으면, 무기 입자 등의 다른 성분의 함유 비율이 감소하여, 내화 성형체에 충분한 강도를 부여하기 어려워진다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 2인 경우, 바인더를 포함하지 않는 것이 바람직하지만, 바인더를 포함해도 된다. 내화 성형체 2 중에 포함할 수 있는 바인더로서는, 상술한 바와 같은 것을 들 수 있고, 이 경우, 내화 성형체 2는, 예를 들면 1질량% 미만의 바인더를 포함할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 2인 경우, 섬유 성분으로서, 탄소섬유, 펄프, 레이온, 폴리에스테르 섬유, 내알칼리성 유리 섬유 등을 포함해도 된다.

내화 성형체 2 중의 섬유 성분의 함유 비율은, 고형분 환산으로 5질량% 이하인 것이 바람직하다.

또한, 본 출원 서류에 있어서, 섬유 성분이란, 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체와는 구별되는 것이며, 성형성을 확보하기 위해서 첨가되는 단섬유를 의미하는 것으로 한다.

본 발명의 내화 성형체는, 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 무기 입자간에 분산된 내부 구조를 갖는 것이며, 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 내화 성형체 전체에 균일하게 분산된 내부 구조를 갖는 것인 것이 적당하다.

본 발명의 내화 성형체는, 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 것임으로써, 높은 인성을 발휘할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체는, JIS　R　1662에 의해 측정했을 때의 샤르피 충격치가 0.5~10mJ/㎟인 것이 적합하다. 샤르피 충격치가 상기 범위 내에 있음으로써, 내화 성형체에 충분한 인성을 부여할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체는, JIS　A　1408에 의해 측정했을 때의 굽힘 강도가 1~20㎫인 것이 적합하다. 굽힘 강도가 상기 범위 내에 있음으로써, 내화 성형체에 충분한 강도를 부여할 수 있다.

본 발명에 관련된 내화 성형체의 구체적 형태로서는, 금속 주조용 부재를 들 수 있고, 금속 주조용 부재로서는, 금속 주조용 용탕 유지 부재, 금속 주조 장치 구성 부재 및 이들의 구성재 등을 들 수 있다.

상기 금속 주조용 용탕 유지 부재로서, 구체적으로는, 레이들, 홈통, 용탕 유지로, 취과 등을 들 수 있고, 상기 금속 주조 장치 구성 부재로서, 구체적으로는, 플로트, 스파우트, 핫 톱링 헤더 등을 들 수 있다.

본 발명의 내화 성형체는, 본 발명의 내화 성형체의 제조 방법에 의해 적합하게 제작할 수 있다. 구체적으로는, 본 발명의 내화 성형체 1은, 후술하는 본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 의해 적합하게 제작할 수 있고, 본 발명의 내화 성형체 2는, 후술하는 본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 의해 적합하게 제작할 수 있다.

또한, 본 발명의 내화 성형체는, 본 발명의 내화 성형체의 제조 방법 이외의 방법에 의해서도 제작할 수 있고, 예를 들면, 후술하는 본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 대신하여, 표면에 수지 피복을 갖지 않는, 복수개의 스트랜드를 소정의 강도로 꼬아 합친 얀을 소정의 길이로 절단한 것을 이용하는 방법도 들 수 있다. 이 경우, 얀의 제조 공정에 있어서 꼬임을 강하게 함으로써, 내화 성형체 형성 재료의 혼련시에 있어서도, 무기 섬유 집합체를 해섬하지 않고, 다발 형상을 유지한 채로 내화 성형체 중에 존재시킬 수 있다.

본 발명의 내화 성형체에 의하면, 무기 입자 등의 무기 재질에 의해 구성됨과 더불어, 무기 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 가짐으로써, 열전도성을 저감함과 더불어, 물리적인 충격이나 열충격에 대한 내구성을 향상시킬 수 있다. 본 발명의 내화 성형체가 내화 성형체 2인 경우에 있어서는, 그 구성 상 바인더를 소량밖에 포함하지 않거나 또는 바인더를 포함하지 않아도 되고, 이 경우, 열전도성을 보다 효과적으로 저감할 수 있다.

다음에, 본 발명의 내화 성형체의 제조 방법에 대해서 설명한다.

본 발명의 내화 성형체의 제조 방법은, 내화 성형체의 제법 1과 내화 성형체의 제법 2로 이루어지지만, 먼저 내화 성형체의 제법 1에 대해 설명한 후, 내화 성형체의 제법 2에 대해 설명하는 것으로 한다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1은, 무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체 형성 재료를 혼련한 후, 얻어진 혼련물을 성형하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1은, 본 발명의 내화 성형체 1을 제작하는 경우에 특히 바람직하게 적용할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 무기 입자로서는, 상술한 본 발명의 내화 성형체 1의 설명에서 든 것과 같은 것을 들 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체 형성 재료는, 고형분 중에(고형분 환산했을 때에), 무기 입자를 30~95질량% 함유하는 것이 바람직하고, 40~90질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 45~80질량% 함유하는 것이 더 바람직하다.

무기 입자의 함유량이 상기 범위 내에 있음으로써, 얻어지는 내화 성형체에 충분한 강도를 부여하기 쉬워짐과 더불어, 얻어지는 내화 성형체의 형상을 원하는 형상으로 유지하기 쉬워진다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체 형성 재료는, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함한다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체로서는, 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체 표면에 피복되는 수지로서는, 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스, 스티렌·부타디엔 공중합체 라텍스, 아크릴산에스테르 공중합체 라텍스 등을 들 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서는, 다발 형상의 무기 섬유 집합체 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지와 더불어 유리 전이 온도 40℃ 초과의 수지를 피복해도 된다. 유리 전이 온도가 40℃ 초과의 수지로서는, 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 등을 들 수 있다. 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지와 더불어 유리 전이 온도 40℃ 초과의 수지를 이용함으로써, 혼련 후의 건조 처리를 용이하게 행할 수 있다. 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지와 더불어 유리 전이 온도 40℃ 초과의 수지를 이용하는 경우, 피복하는 수지 전체에 차지하는 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지가 50~99질량%이고, 피복하는 수지 전체에 차지하는 유리 전이 온도 40℃ 초과의 수지가 1~50질량%인 것이 바람직하다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체의 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복함으로써, 무기 섬유 집합체에 일정한 유연성을 부여할 수 있기 때문에, 내화 성형체 형성 재료의 혼련시에 있어서도, 무기 섬유 집합체를 해섬하지 않고, 다발 형상을 유지한 채로 내화 성형체 중에 존재시키는 것이 가능해진다고 생각된다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체 표면에 피복하는 수지량은, 다발 형상의 무기 섬유 집합체 100질량부에 대해서, 1~30질량부인 것이 바람직하고, 1~20질량부인 것이 보다 바람직하고, 3~15질량부인 것이 더 바람직하고, 5~15질량부인 것이 특히 바람직하다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체 표면에 피복하는 수지량이, 다발 형상의 무기 섬유 집합체 100질량부에 대해서, 1질량부 미만이면 혼련 처리시에 무기 섬유 집합체를 다발 상태로 유지하기 어려워지고, 30질량부를 넘으면, 소성 후에 무기 섬유 집합체의 주위에 공극을 발생시켜 무기 섬유 집합체가 빠지기 쉬워져, 얻어지는 내화 성형체의 인성이 저하되기 쉬워진다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체에 대한 수지의 피복은, 예를 들면, 함침, 스프레이에 의해 행할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체 형성 재료는, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량% 함유하는 것이 바람직하고, 5~30질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 10~30질량% 함유하는 것이 더 바람직하다.

또, 내화 성형체 형성 재료가 후술하는 바인더를 포함하는 경우도, 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 함유 비율은, 상기 범위 내에 있는 것이 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체의 형성 재료가, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량% 함유함으로써, 얻어지는 내화 성형체에 충분한 인성을 부여할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체 형성 재료는 바인더를 포함하는 것이 바람직하다. 바인더로서는, 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. 내화 성형체 형성 재료가 바인더를 포함함으로써, 무기 입자 등을 충분히 결합시키고, 얻어지는 내화 성형체에 충분한 강도를 부여하기 쉬워진다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체 형성 재료가 바인더를 포함하는 경우에는, 고형분 중에, 바인더를 1~50질량% 함유하는 것이 바람직하고, 5~40질량% 함유하는 것이 보다 바람직하고, 10~40질량% 함유하는 것이 더 바람직하다. 고형분 중에 있어서의 바인더의 함유 비율이 1질량% 미만이면, 무기 입자 등을 충분히 결합시키기 어려워지고, 50질량%를 넘으면, 무기 입자 등의 다른 성분의 함유 비율이 감소하여, 얻어지는 내화 성형체에 대해서, 충분한 강도나 내열성을 부여하기 어려워진다.

상술한 바와 같이, 무기 입자와, 무기 섬유를 혼련하여 내화 성형체를 제작하고자 하는 경우, 무기 섬유의 집합체는 혼련시에 개개의 무기 섬유로 해섬되고, 분산되어 유동성을 현저하게 저하시켜 버림으로써, 내화 성형체 내에 극소량의 무기 섬유밖에 더할 수 없었다. 본 기술 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 놀랍게도, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 이용하면, 혼련시에 가압력에 대해서 일정한 유연성을 나타내어 무기 섬유 집합체의 해섬을 억제하면서, 얻어지는 내화 성형체 중에 다량의 무기 섬유 집합체를 함유시킬 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체 형성 재료는, 물, 에탄올, 프로판올 등의 1가의 알코올류, 에틸렌글리콜 등의 2가의 알코올류와 같은 극성 유기용매 등의 용매를 포함할 수 있고, 내화 성형체 형성 재료가 용매를 포함함으로써, 고형분을 분산시키고, 성형 다이에 흘려 넣기 쉽게 할 수 있다. 상기 용매의 첨가량은, 원하는 내화 성형체형 재료의 부피 밀도나 용도에 따라 적절히 설정할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체 형성 재료의 제작 방법은, 특별히 제한되지 않고, 무기 입자나, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체 등의 고형분을 용매에 첨가하는 방법이나, 상기 고형분 및 용매를 혼련기 중에 투입하고, 혼련 전에 어느 정도 교반하는 방법에 의해 제작할 수 있다.

혼련은, 만능 교반기, 각종 니더 등의 공지의 혼련 장치 등을 이용하여 행할 수 있고, 초음파 처리 장치, 커터 믹서, 3개 롤 등의 분산 혼련기를 이용하여 행하는 것이 바람직하다. 혼련 장치로서 니더를 사용하는 경우, 니더의 회전 수나 혼련시간은 원하는 내화 성형체형 재료의 부피 밀도나 용도에 따라 적절히 설정할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서는, 상기 혼련 처리하여 얻어지는 혼련물로서, JIS　R　5201에 의해 측정했을 때의 탭 플로우치가 150㎜ 이상인 것이 적합하다. 탭 플로우치의 상한에 특별히 제한은 없지만, 탭 플로우치는, 통상, 300㎜ 이하인 것이 적당하다. 본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서는, 내화 성형체 형성 재료가 다량의 무기 섬유 집합체를 포함하는 경우여도, 혼련물의 탭 플로우치를 150㎜ 이상으로 제어할 수 있으므로, 혼련물이 적합한 유동성을 유지하고, 블로홀이나 보이드 등의 공극을 형성하지 않고, 균질성이 높은 내화 성형체를 제작할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체 형성 재료를 혼련하여 얻어진 혼련물은, 원하는 방법에 따라 성형된다.

상기 성형은, 내화 성형체 형성 재료를 성형 다이에 충전함으로써 행하는 것이 바람직하다.

혼련물의 성형 다이에의 충전은, 예를 들면 플렉서블 바이브레이터 등을 이용하여 탈기하면서 흘려 넣어 행하는 것이 바람직하다. 또, 성형 다이로서는, 목형, 금형, 합성 수지형 등을 사용할 수 있다. 이들 성형 다이 중, 합성 수지형이, 치수 정밀도나 치수 안정성 등의 점에서 적합하다.

상기 성형시에 있어서, 성형 다이에의 용매의 흡수를 촉진하기 위해서, 가압내지는 진공 끌기를 보조적으로 행해도 된다.

또, 상기 성형은, 원하는 점도를 갖도록 점도 조정하여 얻어진 혼련물을, 원하는 개소(예를 들면 케이싱 표면)에 도공함으로써도 행할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서는, 혼련물을 성형 다이에 충전한 후, 필요에 따라서, 건조, 소성 처리하는 것이 바람직하다.

건조 처리는, 혼련물을 성형 다이 중에 정치한 상태에서 또는 목적물 형상으로 도공한 상태에서, 상온에서 거의 1일 양생(방치)한 후, 성형 다이 중에서 성형한 경우에는 탈형하여, 110℃ 정도의 온도로 24시간 정도 가온 처리함으로써 행하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 성형시에 있어서, 분위기 온도(실온)가 영하가 되는 경우는 하루에 탈형할 수 없는 경우가 있으므로, 성형 다이에 흘려 넣은 후는, 거의 15~30℃ 정도의 온도 분위기 하에서 양생하는 것이 바람직하다.

또, 건조 처리하여 얻어지는 건조 처리물의 소성 처리는, 300~1300℃의 온도 하에서 0.5~4시간 정도 행하는 것이 바람직하다. 소성 처리에 의해 건조 처리물 중의 결정수를 제거할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 1에서 얻어지는 내화 성형체로서는, 본 발명의 내화 성형체의 설명에서 설명한 것과 같은 것을 들 수 있다. 본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 내화 성형체 형성 재료가 바인더를 포함하는 것인 경우에는, 본 발명의 내화 성형체 1을 적합하게 제작할 수 있다.

다음에, 본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 대해서 설명한다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2는, 규산칼슘 입자의 원료를 포함함과 더불어, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체 형성용 슬러리를, 탈수 성형하고, 다음에 수열처리한 후, 건조 처리하는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2는, 본 발명의 내화 성형체 2를 제작하는 경우에 바람직하게 적용할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 규산칼슘 입자로서는, 상술한 본 발명의 내화 성형체 2의 설명에서 든 것과 같은 것을 들 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 규산칼슘 입자의 원료로서는, 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말을 들 수 있다.

상기 석회 원료 분말로서는, 소석회, 생석회, 카바이드 찌꺼기 등으로부터 선택되는 일종 이상의 분말을 들 수 있고, 상기 규산 원료 분말로서는, 규조토, 규석, 페로실리콘 더스트 등으로부터 선택되는 일종 이상의 분말을 들 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 규산칼슘 입자의 원료가 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말을 포함하여 이루어지는 것인 경우, 석회 원료 분말을 CaO, 규산 원료 분말을 SiO₂로 환산했을 때에, 규산 원료 분말에 대한 석회 원료 분말의 배합비(CaO/SiO₂)가, 몰비로, 0.6~1.3인 것이 바람직하고, 0.8~1.2인 것이 보다 바람직하고, 0.9~1.1인 것이 더 바람직하다.

상기 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말은, 후술하는 바와 같이, 슬러리화하고, 수열처리 및 건조 처리를 실시함으로써, 내화 성형체 중에서 제노틀라이트 입자나 토버모라이트 입자와 같은 규산칼슘 입자를 생성한다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 무기 입자의 원료로서 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말을 포함하여 이루어지는 것을 이용하는 경우, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 고형분 중에(고형분 환산했을 때에), 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말을 20~99질량% 함유하는 것인 것이 바람직하고, 25~80질량% 함유하는 것인 것이 더욱 바람직하고, 35~55질량% 함유하는 것인 것이 더 바람직하다.

무기 입자의 원료의 함유량이 상기 범위 내에 있음으로써, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 균일하게 분산시키면서, 얻어지는 내화 성형체에 충분한 강도를 부여하기 쉬워짐과 더불어, 얻어지는 내화 성형체의 형상을 원하는 형상으로 유지하기 쉬워진다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 무기 입자의 원료로서 규산칼슘 입자의 원료를 포함함과 더불어, 규산칼슘 입자를 포함해도 된다.

내화 성형체 형성용 슬러리 중에 포함할 수 있는 규산칼슘 입자로서는 규산칼슘 수화물 입자를 들 수 있고, 구체적으로는 제노틀라이트 입자나 토버모라이트 입자를 들 수 있고, 제노틀라이트 입자가 바람직하다.

규산칼슘 수화물 입자는, 상기 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말을 이용하여 공지의 방법에 의해 조제할 수 있고, 무기 입자의 원료와 더불어 규산칼슘 수화물 입자를 이용함으로써, 후술하는 탈수 성형 처리 후의 핸들링성을 향상할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 무기 입자의 원료로서 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말을 포함하여 이루어지는 것을 이용하고, 또한 규산칼슘 수화물 입자를 이용하는 경우, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 고형분 환산으로, 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말의 합계 함유량을 100질량부로 한 경우에, 규산칼슘 수화물 입자를 3~95질량부 함유하는 것인 것이 바람직하고, 5~30질량부 함유하는 것인 것이 보다 바람직하다.

규산칼슘 수화물 입자의 함유 비율이 상기 범위 내에 있음으로써, 후술하는 탈수 성형 처리 후의 핸들링성을 효과적으로 향상시킬 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 규산칼슘 입자로서 규회석 입자를 포함해도 된다.

규회석(Wollastonite)은, CaSiO₃(CaO·SiO₂)로 표기되는, 칼슘 양이온으로 연결된 무한의 규소-산소쇄(SiO₃) 구조를 갖는, 결정 구조가 침상인 무기물질이지만, 거시적으로는 분말형상의 것이다. 천연 광물로서 산출되는 규회석은, 규회석으로서 석회암 지대에 산출하고, 불순물로서 미량(예를 들면, 0.5중량% 미만)의 Al₂O₃나 Fe₂O₃를 함유하는 것도 있다. 규회석 입자로서, 구체적으로는, 미국 인터페이스사제 NYARD-G 등을 들 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리가 규회석 입자를 포함함으로써, 기계 가공성을 향상시키고, 얻어지는 내화 성형체의 치수 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 규산칼슘 입자의 원료로서 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말을 포함하여 이루어지는 것을 이용하고, 또한 규회석 입자를 이용하는 경우, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 고형분 환산했을 때에, 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말의 합계 함유량을 100질량부로 한 경우에, 규회석 입자를 7~120질량부 함유하는 것인 것이 바람직하고, 10~90질량부 함유하는 것인 것이 보다 바람직하다.

규회석 입자의 함유 비율이 상기 범위 내에 있음으로써, 기계 가공성을 효과적으로 향상시키고, 얻어지는 내화 성형체의 치수 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 무기 입자의 원료로서 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말을 포함하여 이루어지는 것을 이용하고, 또한 규산칼슘 수화물 입자 및 규회석 입자를 이용하는 경우, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 고형분 환산으로, 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말의 합계 함유량을 100질량부로 한 경우에, 규산칼슘 수화물 입자를 5~170질량부 함유하는 것인 것이 바람직하고, 11~50질량부 함유하는 것인 것이 보다 바람직하다. 또, 이 경우, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 고형분 환산으로, 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말의 합계 함유량을 100질량부로 한 경우에, 규회석 입자를 10~150질량부 함유하는 것인 것이 바람직하고, 16~111질량부 함유하는 것인 것이 더욱 바람직하다.

규산칼슘 수화물 입자의 함유 비율이 상기 범위 내에 있음으로써, 후술하는 탈수 성형 처리 후의 핸들링성을 효과적으로 향상시킬 수 있고, 규회석 입자의 함유 비율이 상기 범위 내에 있음으로써, 기계 가공성을 효과적으로 향상시키고, 얻어지는 내화 성형체의 치수 안정성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 규산칼슘 입자 이외의 무기 입자를 포함해도 된다.

상기 규산칼슘 입자 이외의 무기 입자로서는, 예를 들면, 실리카 입자, 알루미나 입자, 멀라이트 입자, 탄화규소 입자, 질화규소 입자, 실리콘알루미늄옥시니트리드 입자, 지르콘 입자, 마그네시아 입자, 지르코니아 입자, 그래파이트 입자, 질화붕소(BN) 입자, 질화알루미늄(AlN) 입자, 2붕화티탄(TiB₂) 입자, 플라이애시 벌룬 입자, 펄라이트 입자, 버미큘라이트 입자, 불화칼슘 입자, 불화마그네슘 입자, 산화칼슘 입자, 산화마그네슘 입자, 산화바륨 입자 및 황산바륨 입자 등으로부터 선택되는 일종 이상을 들 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 상기 무기 입자를, 상술한 규회석 입자를 대신하여 또는 규회석 입자와 더불어 포함하는 것이 바람직하고, 이 경우, 규회석 입자 및 상기 무기 입자의 합계량이 상술한 규회석 입자의 함유량 범위 내가 되도록 첨가하는 것이 바람직하다. 기계 가공성이나 치수 안정성을 고려한 경우에는, 규회석 입자 및 상기 무기 입자의 합계량에 차지하는 규회석 입자의 비율이 많은 것이 바람직하고, 규회석 입자만으로 이루어지는 것이 보다 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리가 규산칼슘 입자의 원료와 규산칼슘 입자를 포함하는 경우, 규산칼슘 입자의 원료와 규산칼슘 입자는, 모두, 얻어지는 내화 성형체에 있어서, 규산칼슘 입자로서 함유되게 된다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함한다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체로서는, 상술한 바와 같은 것을 들 수 있다. 상술한 바와 같이, 본 발명의 내화 성형체의 제법 2는, 본 발명의 내화 성형체 2를 제작할 때에 특히 바람직하게 적용할 수 있는 것이며, 본 발명의 내화 성형체 2를 제작하는 경우에는, 다발 형상의 무기 섬유 집합체로서는, 상술한 바와 같이, 길이가 3~200㎜인 것이 바람직하고, 10~120㎜인 것이 보다 바람직하고, 20~80㎜인 것이 더 바람직하다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체의 길이가 상기 범위 내에 있음으로써, 얻어지는 내화 성형체 2에 있어서, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 적합하게 분산할 수 있음과 더불어, 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 빠지기 어려워져 인성을 향상하기 쉬워진다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에서 이용하는 내화 성형체 형성용 슬러리는, 본 발명의 내화 성형체의 제법 1에서 이용하는 내화 성형체 형성 재료에 비해 일반적으로 유동성이 높은 것이기 때문에, 다발 형상의 무기 섬유 집합체로서, 비교적 길이가 긴 것을 사용할 수 있다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체 표면에 피복되는 수지로서는, 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지이면 특별히 제한은 없지만, 예를 들면, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스, 스티렌·부타디엔 공중합체 라텍스, 아크릴산 에스테르 공중합체 라텍스, 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리카보네이트 등으로부터 선택되는 일종 이상을 들 수 있다.

다발 형상의 무기 섬유 집합체 표면에 피복하는 수지량이, 다발 형상의 무기 섬유 집합체 100질량부에 대해서, 1질량부 미만이면, 후술하는 내화 성형체 형성용 슬러리의 조제시나 탈수 성형시에 무기 섬유 집합체의 다발 상태를 유지하기 어렵고, 30질량부를 넘으면, 후술하는 건조 처리나 소성 처리에 의해 무기 섬유 집합체의 주위에 공극을 발생시키고, 무기 섬유 집합체가 빠지기 쉬워져, 얻어지는 내화 성형체의 인성이 저하되기 쉬워진다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 고형분 중에(고형분 환산했을 때에), 상기 무기 입자의 원료 100질량부에 대해서, 상기 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량부 포함하는 것이 바람직하고, 2~20질량부 포함하는 것이 보다 바람직하고, 2~13질량부 포함하는 것이 더 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체의 형성 재료가, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 상기의 비율로 함유함으로써, 얻어지는 내화 성형체에 충분한 인성을 부여할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 또한 섬유 성분으로서, 탄소섬유, 펄프, 레이온, 폴리에스테르 섬유, 내알칼리성 유리 섬유 등을 포함해도 된다.

내화 성형체 형성용 슬러리 중의 섬유 성분의 함유 비율은, 고형분 환산으로 5질량% 이하인 것이 바람직하다.

본 출원 서류에 있어서, 섬유 성분이란, 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체와는 구별되는 것이며, 성형성을 확보하기 위해서 첨가되는 단섬유를 의미하는 것으로 하고, 본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리가 섬유 성분을 포함함으로써, 후술하는 탈수 성형시에 있어서의 성형성을 향상시킬 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리는, 또한 바인더를 포함해도 된다. 바인더로서는, 상술한 것과 같은 것을 들 수 있다. 내화 성형체 형성용 슬러리 중의 섬유 성분의 함유 비율은, 고형분 환산으로 1질량% 미만인 것이 바람직하고, 가능한 한 바인더를 포함하지 않는 것이 바람직하다.

내화 성형체 형성용 슬러리가 바인더를 포함함으로써, 무기 입자 등을 충분히 결합시키고, 얻어지는 내화 성형체에 충분한 강도를 부여하기 쉬워지지만, 본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서는, 바인더를 포함하지 않아도 얻어지는 내화 성형체에 충분한 강도를 부여할 수 있고, 바인더를 포함하지 않는 경우에는 얻어지는 내화 성형체의 열전도성을 효과적으로 저감할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리를 구성하는 용매로서는, 물 또는 물을 주성분으로 하여 친수성 유기용제를 약간량 함유하는 것을 들 수 있고, 물인 것이 바람직하다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 내화 성형체 형성용 슬러리의 조제 방법은 특별히 한정되지 않는다. 예를 들면, 수용매에 대해서, 원하는 농도가 되도록, 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말, 제노틀라이트 슬러리(제노틀라이트 입자 함유 슬러리), 규회석 입자 및 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 더하고, 또한 원함에 따라 섬유 성분을 더하여 충분히 교반함으로써 조제할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서는, 상기 내화 성형체 형성용 슬러리를 탈수 성형한다.

본 발명의 내화 성형체의 제조 방법에 있어서, 슬러리는 액체 매체로서 물 이외의 매체를 포함하는 경우도 있지만, 본 출원 서류에 있어서는, 물 이외의 액체 매체를 제거하는 경우도 탈수 성형이라고 칭하는 것으로 한다.

탈수 성형은, 예를 들면, 저부에 그물이 설치된 성형 다이 중에 상기 슬러리를 흘려 넣고, 상기 물 등의 액체 매체를 흡인하는 흡인 탈수 성형법이나, 가압 탈수 성형법, 흡인 가압 탈수법에 의해 행할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 슬러리를 성형 다이 등에 반송할 때에는, 펌프 등을 이용해도 되고, 상기 슬러리를 포함하는 탱크(槽)의 하부에 성형 다이를 배치하는 등 하여, 슬러리의 자중에 의해 반송해도 된다.

탈수 성형물은, 얻고자 하는 내화 성형체에 상사하는 형상을 갖는 것이 적당하고, 예를 들면, 원통형, 바닥이 있는 통형상, 보드형상, 블록형상의 것을 들 수 있다.

탈수 성형은, 후술하는 건조 처리 후에 있어서의 내화 성형체의 부피 밀도가, 바람직하게는 0.2~2.0g/㎤, 더욱 바람직하게는 0.5~1.5g/㎤, 더 바람직하게는 0.6~1.0g/㎤가 되도록 가압력 등을 조정하면서 행하는 것이 적당하다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 상기 슬러리를 탈수 처리한 탈수 처리물은, 수열처리가 행해진다.

수열처리는, 상기 탈수 처리물을 오토클레이브 중으로 이송한 다음, 수증기 분위기 하에서 행하는 것이 바람직하다.

수열처리 조건은, 규산칼슘 입자의 원료로부터 목적으로 하는 규산칼슘 입자를 얻을 수 있는 조건 하에 행하는 것이 바람직하고, 7㎏/㎠ 이상의 수증기압 하에서 행하는 것이 바람직하고, 14㎏/㎠ 이상의 수증기압 하에서 행하는 것이 보다 바람직하고, 17㎏/㎠ 이상의 수증기압 하에서 행하는 것이 더 바람직하다.

또, 수열처리 시간도 특별히 제한되지 않고, 얻고자 하는 규산칼슘 입자의 종류나 수열처리시의 수증기압에 따라 적절히 선택할 수 있다. 예를 들면, 석회 원료 분말과 규산 원료 분말을 14㎏/㎠ 이상의 수증기압 하에서 수열처리하여 제노틀라이트 입자를 얻고자 하는 경우, 수열처리 시간은 5~48시간인 것이 적당하다.

수열처리 온도도 특별히 제한되지 않고, 얻고자 하는 규산 칼슘 입자의 종류, 수열처리시의 수증기압, 수열처리 시간 등에 따라 적절히 선택할 수 있다.

상기 수열처리에 의해, 예를 들면, 원료인 석회 원료 분말과 규산 원료 분말을 반응시켜, 규산칼슘 입자인 제노틀라이트 입자를 생성할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 있어서, 상기 수화 처리를 실시한 수화 처리물에는, 건조 처리가 실시된다.

건조 처리 온도는, 50~300℃인 것이 바람직하고, 100~200℃인 것이 보다 바람직하다.

또, 건조 처리 시간은 1~24시간인 것이 바람직하다. 건조 처리 분위기는, 대기 분위기인 것이 바람직하다.　

본 발명의 내화 성형체의 제법 2는, 본 발명의 내화 성형체 2의 제작 방법으로서 적합하다.

상술한 바와 같이, 무기 입자와, 무기 섬유를 혼련하여 내화 성형체를 제작하고자 하는 경우, 무기 섬유의 집합체는 혼련시에 개개의 무기 섬유로 해섬되고, 분산되어 유동성을 현저하게 저하시켜 버림으로써, 내화 성형체 중에 극소량의 무기 섬유밖에 더할 수 없었다. 본 기술 과제를 해결하기 위해서 본 발명자들이 예의 검토한 결과, 놀랍게도, 무기 입자의 원료로서 규산칼슘 입자의 원료를 포함함과 더불어, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체 형성용 슬러리를 탈수 성형하고, 다음에 수열처리한 후, 건조 처리함으로써, 무기 섬유 집합체의 해섬을 억제하면서, 얻어지는 내화 성형체 중에 다량의 무기 섬유 집합체를 함유시킬 수 있는 것을 알아내고, 본 발명을 완성하기에 이른 것이다.

본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 의하면, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 공존하에, 규산칼슘 입자의 원료를 포함하는 내화 성형체 형성용 슬러리를 탈수 성형하고, 다음에 수열처리함으로써, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 분산시킨 상태에서 규산칼슘 입자를 합성하면서 동시에 내화 성형체를 형성할 수 있기 때문에, 내화 성형체의 형성시에 개개의 무기 섬유로의 해섬, 분산을 억제할 수 있고, 무기 섬유 집합체를 다량 사용한 경우에서도 높은 생산성 하에 간편하게 내화 성형체를 제작할 수 있다.

본 발명의 내화 성형체의 제조 방법에 의해, 본 발명의 내화 성형체를 적합하게 제작할 수 있다.

구체적으로는, 본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 의해 본 발명의 내화 성형체 1을 적합하게 제작할 수 있고, 본 발명의 내화 성형체의 제법 2에 의해 본 발명의 내화 성형체 2를 적합하게 제작할 수 있다.

또, 본 발명의 내화 성형체가, 무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 바인더를 포함하지 않는 것인 경우에는, 예를 들면, 본 발명의 내화 성형체의 제법 1에 있어서, 바인더를 포함하지 않는 내화 성형체 형성 재료를 조제한 다음, 주입 성형(슬립 캐스팅)법에 의해 성형함으로써 제작할 수 있다.

주입 성형(슬립 캐스팅)법은, 용매를 이용하여 적당한 점도로 조정한 내화 성형체 형성 재료를 다공질재로 이루어지는 성형 다이에 흘려 넣고, 용매를 성형 다이에 흡수시킴으로써 원하는 두께를 갖는 목적물로 성형하는 방법이며, 본 법에 의하면, 내화 성형체 형성 재료를 성형 다이에 치밀하게 충전하여, 내화 성형체 형성 재료가 바인더를 포함하지 않는 경우여도 고밀도인 내화 성형체를 제작할 수 있다.

(금속 주조용 용탕 유지 부재)

다음에, 본 발명의 금속 주조용 부재에 대해서 설명한다.

본 발명의 금속 주조용 부재는, 무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 내화 성형체에 의해, 적어도 그 표면이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.

본 발명의 금속 주조용 부재는, 금속 주조 장치에 있어서 용탕과 접촉하는 개소에 이용되는 부재이며, 구체적으로는, 금속 주조용 용탕 유지 부재나 금속 주조 장치 구성 부재를 들 수 있다. 금속 주조용 용탕 유지 부재로서는, 레이들, 홈통, 용탕 유지로, 취과 등을 들 수 있고, 금속 주조 장치 구성 부재로서는, 플로트, 스파우트, 핫 톱링 헤더 등을 들 수 있다.

본 발명의 금속 주조용 부재는, 그 형상이 금속 주조용 부재 용도로 성형되어 이루어지는 것으로 한정되는 점을 제외하면, 본 발명의 내화 성형체와 같고, 금속 주조용 부재를 구성하는 무기 입자나 다발 형상의 무기 섬유 집합체 등의 구체예나 적합한 함유 비율, 얻어지는 물성 등도 본 발명의 내화 성형체와 같다.

또, 본 발명의 금속 주조용 부재를 제조하는 방법도, 제조물의 형상이 금속 주조용 부재의 형상으로 한정되는 점을 제외하면, 본 발명의 내화 성형체의 제법 1또는 내화 성형체의 제법 2와 같고, 상술한 내화 성형체 형성 재료를 원하는 성형면 형상을 갖는 성형 다이에 충전하거나, 상술한 내화 성형체 형성용 슬러리를, 탈수 성형하고, 수열처리한 후, 건조 처리함으로써 제작할 수 있다.

본 발명의 금속 주조용 부재는, 본 발명의 내화 성형체로 이루어지는 내화성 내장재가, 금속제 케이싱 표면에 형성되는 것이어도 된다.

내화성 내장재가 금속제 케이싱 표면에 형성되어 이루어지는 것인 경우, 예를 들면, 소정 사이즈로 형성된 박판형상의 내화 성형체제의 내장재를 금속제 케이싱 표면에 붙임으로써 형성할 수 있다.

금속제 케이싱 표면에 붙이는 내장재는, 그 형상이 박판형상 등의 형상으로 특정되는 것을 제외하면, 본 발명의 내화 성형체의 제법 1 또는 내화 성형체의 제법 2와 같은 방법으로 제작할 수 있다.

상기 내장재를, 적절히 모르타르 등을 이용하여 금속제 케이싱 표면에 붙임으로써, 본 발명의 금속 주조용 부재를 제작할 수 있다.

또, 내화성 내장재가 금속제 케이싱 표면에 형성되어 이루어지는 것인 경우, 본 발명의 내화 성형체의 제법 1과 같은 방법으로 내화 성형체 형성 재료의 혼련물을 제작하여 이것을 내장재 형성용의 혼련 재료로 하고, 금속제 케이싱 표면에 원하는 형상이 되도록 도공한 후, 본 발명의 내화 성형체의 제법 1과 같은 조건으로, 적절히 건조, 소성함으로써 본 발명의 금속 주조용 부재를 제작할 수도 있다.

금속제 케이싱의 형상은, 얻고자 하는 금속 주조용 용탕 유지 부재 등의 금속 주조용 부재의 형상에 대응한 임의 형상으로 할 수 있고, 예를 들면, 얻고자 하는 금속 주조용 부재가 취과인 경우에는, 두께 2~10㎜의 금속제 케이싱에 대해서, 두께 50~200㎜의 내장재를 이용하는 것이 바람직하다.

금속 주조용 부재가 레이들인 경우를 예를 들어 설명하면, 레이들로서는, 저부 및 측벽과 함께 주입구 및 주출구를 가지며, 상부에 개구부를 갖는 개방 용기형상의 것을 들 수 있고, 상기 개방 용기 전체가 본 발명의 내화 성형체에 의해 형성되어 이루어지는 것이나, 상기 개방 용기의 내면의 전부 또는 일부에, 본 발명의 내화 성형체에 의해 형성되어 이루어지는 내장재를 갖는 것을 들 수 있다.

또, 금속 주조용 부재가 취과인 경우를 예를 들어 설명하면, 취과로서는, 용탕의 주입구 및 주출구를 갖는 바닥이 있는 통형상의 냄비 본체와, 용탕의 주입구를 밀봉할 수 있는 개폐 가능한 위덮개와, 용탕의 주출구를 밀봉할 수 있는 개폐 가능한 유동 덮개를 갖는 것이며, 상기 냄비 본체, 주입구 및 주출구에 있어서, 그 전체가 본 발명의 내화 성형체에 의해 형성되어 이루어지는 것이나, 그 내면의 전부 또는 일부에, 본 발명의 내화 성형체에 의해 형성되어 이루어지는 내장재를 갖는 것을 들 수 있다.

본 발명의 금속 주조용 부재가 금속 주조용 용탕 유지 부재인 경우, 필요에 따라, 지지 금구를 갖는 것이어도 되고, 상기 지지 금구를 가짐으로써, 로봇 암 등의 다른 주조 장치 구성 부재에의 설치를 용이하게 행할 수 있다.

지지 금구는, 예를 들면, 상술한 내화 성형체 형성 재료의 혼련물을 성형 다이 중에 흘려 넣어 금속 주조용 용탕 유지 부재를 형성할 때에, 미리 원하는 위치에 배치해 둠으로써 본체부와 일체화할 수 있다. 또, 지지 금구를 미리 상기 금속제 케이싱과 일체로 하여 형성해 두고, 금속성 케이싱의 본체 표면에 내장재를 설치하여 그 표면을 덮으면서, 지지 금구 부분을 노출시킴으로써도 부착할 수 있다.

본 발명에 의하면, 열전도성이 저감함과 더불어, 물리적인 충격이나 열충격에 대한 내구성을 향상한 금속 주조용 부재를 제공할 수 있다.

다음에, 실시예를 들어, 본 발명을 더 구체적으로 설명하지만, 이것은 단지 예시이며, 본 발명을 제한하는 것은 아니다.

(실시예 1)

표 1에 나타내는 바와 같이, 바인더로서, 고알루미나 시멘트를 30.0질량부 포함하고, 무기 입자로서, 실리카를 40.0질량부, 규회석 입자를 30.0질량부 포함하고, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체로서 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드(혼합한 유리 연속 섬유를 절단하여 얻은 직경 1㎜, 길이 10㎜의 다발 형상의 유리 섬유 집합체의 표면에, 상기 다발 형상의 유리 섬유 집합체 100질량부에 대해 유리 전이 온도 -31℃의 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 수지 10질량부를 피복한 것)를 2.2질량부 포함하도록, 내화 성형체 형성 재료의 고형분을 취하고, 니더 중에 충전했다. 다음에, 상기 니더 중에, 상기 내화 성형체 형성 재료의 고형분(시멘트, 무기 입자 및 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체) 100질량부에 대해서 15질량부의 물을 첨가하여, 10분간 혼련함으로써 혼련물을 제작했다.

얻어진 혼련물의 탭 플로우치를 JIS　R　5201의 규정에 따라 측정한바, 175㎜였다.

상기 혼련물을, 레이들 형상에 대응한 거푸집 형상을 가지며, 지지 부재를 배치하여 이루어지는 성형 다이 중에 흘려 넣고, 105℃에서 24시간 건조한 후, 또한 700℃에서 3시간 소성함에 따라, 도 1에 나타내는 바와 같은, 내용량이 6L이고 최박부의 두께가 1㎝인 지지 부재가 달린 레이들(1)을 제작했다. 얻어진 레이들(1)은, 레이들 본체부(2)와 지지 부재(3)를 가지고 이루어지는 것이며, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다. 얻어진 레이들을 구성하는 내화 성형체의 조성을 표 2에 나타낸다.

또, 도 2에 나타내는 바와 같이(도면 중에 진하게 나타낸다.), 취과형상에 대응한 형상을 갖는 금속 케이싱(5) 상에, 상기 혼련물을 두께 50㎜가 되도록 도공하고, 105℃에서 24시간 건조한 후, 또한 700℃에서 3시간 소성함에 따라(도면 중에 사선으로 나타낸다), 내화성 내장재(6)를 형성하고, 취과(4)를 제작했다. 얻어진 취과에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다.

상기 혼련물을 상자 형상의 성형 다이 중에 충전하고, 105℃에서 24시간 건조한 후, 또한 700℃에서 3시간 소성함으로써, 사각기둥 형상의 성형물을 얻고, 이 성형물의 부피 밀도와, JIS　R　1662에 의해 측정했을 때의 샤르피 충격치를 측정한바, 부피 밀도는 1.6g/㎤, 샤르피 충격치는 1.1mJ/㎟였다. 또, 이 성형물의 파단면을 목시 관찰한바, 도 3에 나타내는 바와 같이, 시멘트로 결합된 무기 입자(a)간에(무기 입자(a)로 이루어지는 골재 중에) 다발 형상의 무기 섬유 집합체(b)가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 2~실시예 7)

시멘트와, 무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 배합 비율을 표 1에 나타내는 대로 변경한 이외는, 실시예 1과 같이 하여 지지 부재가 달린 레이들을 제작했다. 얻어진 각 레이들에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다. 얻어진 레이들을 구성하는 내화 성형체의 조성을 표 2에 나타낸다.

또, 각 실시예에서 얻어진 혼련물을 이용하여, 실시예 1과 같이 하여 탭 플로우치를 측정했다. 결과를 표 1에 나타낸다. 또한, 상기 혼련물을 이용하여 실시예 1과 같이 하여 사각기둥 형상의 성형물을 제작하고, 실시예 1과 같이 하여 각 성형물의 부피 밀도와, 샤르피 충격치를 측정했다. 결과를 표 2에 나타낸다. 상기 각 성형물의 파단면을 목시 관찰한바, 모두 시멘트로 결합된 무기 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

(비교예 1)

표 3에 나타내는 바와 같이, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드를 대신하여, 수지 코팅되어 있지 않는 유리 섬유 절단 스트랜드(혼합한 유리 연속 섬유를 절단하여 얻은 직경 1㎜, 길이 10㎜의 다발 형상의 유리 섬유 집합체)를 이용한 이외는, 실시예 1과 같이 하여 지지 부재가 달린 레이들을 제작했다. 얻어진 레이들에는, 직경 2㎝ 이상의 공극이 생성되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 얻어진 레이들을 구성하는 내화 성형체의 조성을 표 4에 나타낸다.

또, 상기 레이들의 제작에 사용한 혼련물을 이용하여, 실시예 1과 같이 하여 탭 플로우치를 측정했다. 결과를 표 3에 나타낸다. 또한, 상기 혼련물을 이용하여 실시예 1과 같이 하여 사각기둥 형상의 성형물을 제작하고, 실시예 1과 같이 하여 성형물의 부피 밀도를 측정했다. 결과를 표 4에 나타낸다. 상기 성형물의 파단면을 목시 관찰한 바, 다발 형상의 유리 섬유 집합체가 해섬되어, 개개의 유리 섬유가 무기 입자간에 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

(비교예 2~비교예 4)

시멘트와, 무기 입자와, 수지 코팅되어 있지 않은 유리 섬유 절단 스트랜드의 배합 비율을 표 3에 나타내는 대로 변경한 이외는, 비교예 1과 같이 하여 지지 부재가 달린 레이들을 제작하고자 했지만, 원료 혼련물의 유동성이 낮고, 모두 성형하는 것이 불가능했다.

(실시예 8~실시예 9)　

표 5에 나타내는 바와 같이, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체로서, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드를 대신하여, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 코팅 실리카 섬유 절단 스트랜드(혼합한 실리카 연속 섬유를 절단하여 얻은 직경 1㎜, 길이 10㎜의 다발 형상의 실리카 섬유 집합체의 표면에, 상기 다발 형상의 실리카 섬유 집합체 100질량부에 대해서 유리 전이 온도 -31℃의 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 10질량부를 피복한 것)를 이용하고, 시멘트와, 무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 배합 비율을 표 5에 나타내는 대로 변경한 이외는, 실시예 1과 같이 하여 지지 부재가 달린 레이들을 제작했다. 얻어진 각 레이들에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다. 얻어진 레이들을 구성하는 내화 성형체의 조성을 표 6에 나타낸다.

또, 각 실시예에서 얻어진 혼련물을 이용하여, 실시예 1과 같이 하여 탭 플로우치를 측정했다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 상기 혼련물을 이용하여 실시예 1과 같이 하여 사각기둥 형상의 성형물을 제작하고, 실시예 1과 같이 하여 각 성형물의 부피 밀도와, 샤르피 충격치를 측정했다. 결과를 표 6에 나타낸다. 상기 각 성형물의 단면을 목시 관찰한 바, 모두 시멘트로 결합된 무기 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 10~실시예 11)　

표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체로서, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드를 대신하여, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 코팅 알루미나 섬유 절단 스트랜드(혼합한 알루미나 연속 섬유를 절단하여 얻은 직경 1㎜, 길이 10㎜의 다발 형상의 알루미나 섬유 집합체의 표면에, 상기 다발 형상의 알루미나 섬유 집합체 100질량부에 대해서 유리 전이 온도 -31℃의 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 10질량부를 피복한 것)를 이용하고, 시멘트와, 무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 배합 비율을 표 5에 나타내는 대로 변경한 이외는, 실시예 1과 같이 하여 지지 부재가 달린 레이들을 제작했다. 얻어진 각 레이들에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다. 얻어진 레이들을 구성하는 내화 성형체의 조성을 표 6에 나타낸다.

또, 각 실시예에서 얻어진 혼련물을 이용하여, 실시예 1과 같이 하여 탭 플로우치를 측정했다. 결과를 표 5에 나타낸다. 또한, 상기 혼련물을 이용하여 실시예 1과 같이 하여 사각기둥 형상의 성형물을 제작하고, 실시예 1과 같이 하여 각 성형물의 부피 밀도와, 샤르피 충격치를 측정했다. 결과를 표 6에 나타낸다. 상기 각 성형물의 파단면을 목시 관찰한 바, 모두 시멘트로 결합된 무기 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

(실시예 12)　

표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체로서, 아크릴 수지 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드를 대신하여, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스와 폴리스티렌의 혼합 수지 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드(혼합한 유리 연속 섬유를 절단하여 얻은 직경 1㎜, 길이 10㎜의 다발 형상의 유리 섬유 집합체의 표면에, 상기 속장의 유리 섬유 집합체 100질량부에 대해서 유리 전이 온도 -31℃의 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스와 폴리스티렌의 혼합 수지(질량비로 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스량：폴리스티렌 수지량=7:3의 혼합 수지) 10질량부를 피복한 것)를 이용하고, 시멘트와, 무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 배합 비율을 표 7에 나타내는 대로 변경한 이외는, 실시예 1과 같이 하여 지지 부재가 달린 레이들을 제작했다. 얻어진 레이들에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다. 얻어진 레이들을 구성하는 내화 성형체의 조성을 표 8에 나타낸다.

또, 상기 제조예에서 얻어진 혼련물을 이용하여, 실시예 1과 같이 하여 탭 플로우치를 측정했다. 결과를 표 7에 나타낸다. 또한, 상기 혼련물을 이용하여 실시예 1과 같게 하여 사각기둥 형상의 성형물을 제작하고, 실시예 1과 같이 하여 성형물의 부피 밀도와, 샤르피 충격치를 측정했다. 결과를 표 8에 나타낸다. 상기 성형물의 파단면을 목시 관찰한 바, 시멘트로 결합된 무기 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

(비교예 5)

아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드를 대신하여, 폴리스티렌 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드(혼합한 유리 연속 섬유를 절단하여 얻은 직경 1㎜, 길이 10㎜의 다발 형상의 유리 섬유 집합체 100질량부에 대해서, 유리 전이 온도 70℃의 폴리에스테르 수지를 10질량부 피복한 것)를 이용하고, 시멘트와, 무기 입자와, 폴리스티렌 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드의 배합 비율을 표 7에 나타내는 대로 변경한 이외는, 실시예 1과 같이 하여 지지 부재가 달린 레이들을 제작하고자 했지만, 원료 혼련물의 유동성이 낮고, 성형할 수 없었다.

(실시예 13~실시예 18)　

바인더로서, 고알루미나 시멘트를 대신하여, 고형분 농도가 95질량%인 인산알루미늄을 이용하고, 상기 인산알루미늄과, 무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 배합 비율을 표 9에 나타내는 대로 변경한 이외는, 실시예 1과 같이 하여 지지 부재가 달린 레이들을 제작했다. 얻어진 각 레이들에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다. 얻어진 레이들을 구성하는 내화 성형체의 조성을 표 10에 나타낸다.

또, 각 실시예에서 얻어진 혼련물을 이용하여, 실시예 1과 같이 하여 탭 플로우치를 측정한 바, 모두 150 이상이었다. 또한, 상기 혼련물을 이용하여 실시예 1과 같이 하여 사각기둥 형상의 성형물을 제작하고, 실시예 1과 같이 하여 각 성형물의 부피 밀도와, 샤르피 충격치를 측정했다. 결과를 표 10에 나타낸다. 상기 각 성형물의 파단면을 목시 관찰한 바, 모두 바인더로 결합된 무기 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

표 1~표 2 및 표 5~표 10으로부터, 실시예 1~실시예 18에서 얻어진 레이들이나 취과는, 내화 성형체에 블로홀이나 보이드가 형성되어 있지 않기 때문에 높은 균질성을 갖는 것임을 알 수 있고, 또, 그 내부에는 다발 형상의 무기 섬유질 집합체가 균일하게 다량 분산되고, 열전도율이 낮고, 높은 인성을 갖는 것임을 알 수 있다.

그리고 실시예 1~실시예 18에 있어서는, 무기 섬유 재료로서, 표면을 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지로 피복한 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 이용하고 있기 때문에, 혼련시에 있어서의 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 해섬을 억제할 수 있고, 다량의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체를 높은 생산성 하에서 간편하게 제작할 수 있는 것을 알 수 있다.

한편, 표 3~표 4로부터, 비교예 1에서 얻어진 레이들은, 무기 섬유 재료로서, 표면을 수지로 피복하고 있지 않은 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 이용하고 있기 때문에, 내화 성형체에 직경 2㎝ 이상의 공극이 형성된 균질성이 낮은 것 밖에 얻을 수 없는 것을 알 수 있다.

또, 표 3~표 4 및 표 7~표 8로부터, 비교예 2~비교예 5에 있어서는, 무기 섬유 재료로서, 표면에 수지를 피복하고 있지 않거나, 표면에 피복한 수지의 유리 전이 온도가 40℃ 초과이므로, 성형시에 유동성이 저하하여 성형할 수 없는 것을 알 수 있다.

(실시예 19)

표 11에 나타내는 바와 같이, 물 800질량부에 대해서, 무기 입자인 규산칼슘 입자의 원료로서, 생석회 분말 25질량부 및 규석 분말 25질량부, 규산칼슘 입자로서, 미리 교반식 오토클레이브로 합성한 제노틀라이트 슬러리를 고형분 환산으로 10질량부와 규회석 입자(미국 인터페이스사제 NYARD-G) 40질량부, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체로서, 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 코팅 유리 섬유 절단 스트랜드(E유리 섬유 로빙(섬도 270tex)을 절단하여 얻은, 섬도 270tex, 직경 0.5㎜, 길이 50㎜의 다발 형상의 유리 섬유 집합체의 표면에, 상기 다발 형상의 유리 섬유 집합체 100질량부에 대해서 유리 전이 온도 -31℃의 아크릴로니트릴·부타디엔 공중합체 라텍스 수지 10질량부를 피복한 것) 3질량부를 혼합하고, 또한, 내알칼리성 유리 섬유(일본 일렉트릭 글라스(주)제) 3질량부를 충분히 혼합하여 내화 성형체 형성용 슬러리를 제작했다.

상기 내화 성형체 형성용 슬러리를 탈수 프레스 성형하여 평판 형상으로 한 후, 오토클레이브 중에서, 205℃, 17㎏/㎠의 가압 수증기 분위기 하에 48시간 양생하여 수열처리하고, 다음에, 125℃에서 15시간 건조하여, 세로 200㎜, 가로200㎜, 두께 30㎜이고, 부피 밀도가 0.85g/㎤인 판 형상의 내화 성형체(건조체)를 얻었다. 얻어진 내화 성형체의 조성을 표 12에 나타낸다. 상기 내화 성형체에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다.

얻어진 내화 성형체를 X선 회절 분석한바, 상기 내화 성형체는, 무기 입자로서, 생석회 및 규석이 반응하여 이루어지는 규산칼슘 입자를 포함하고, 상기 규산칼슘 입자는 실질적으로 제노틀라이트 입자인 것을 확인했다.

얻어진 내화 성형체의 굽힘 강도를 JIS　A　1408의 규정에 따라 측정한 바, 8.0㎫였다. 또, 얻어진 내화 성형체의 샤르피 충격치를 JIS　R　1662의 규정에 따라 측정한 바, 1.5mJ/㎟였다. 결과를 표 12에 나타낸다.

또, 상기 내화 성형체의 파단면을 목시 관찰한 바, 도 4에 나타내는 바와 같이, 무기 입자인 규산칼슘 입자(a)간에(규산칼슘(a)으로 이루어지는 골재 중에) 다발 형상의 무기 섬유 집합체(b)가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

상기 내화 성형체를, 500℃에서 12시간 소성한 바, 얻어진 소성체는, 부피 밀도가 0.85g/㎤이고, JIS　A　1408의 규정에 따라 측정한 굽힘 강도가 8.0㎫이고, IS　R　1662의 규정에 따라 측정한 샤르피 충격치가 1.2mJ/㎟였다. 결과를 표 12에 나타낸다.

(실시예 20~실시예 22)

표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 배합량을 표 11에 나타내는 대로 변경한 이외는, 실시예 19와 같이 하여 평판 형상의 내화 성형체(건조체)를 제작했다. 얻어진 각 내화 성형체에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다. 또, 상기 각 성형물의 파단면을 목시 관찰한 바, 모두 규산칼슘 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

얻어진 내화 성형체의 조성 및 부피 밀도를 표 12에 나타낸다. 또, 얻어진 각 내화 성형체의 굽힘 강도 및 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 12에 나타낸다.

또한, 상기 각 내화 성형체를 500℃에서 12시간 소성하여 얻어진 소성체의 부피 밀도, 굽힘 강도 및 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 12에 나타낸다.

(비교예 6)

표 13에 나타내는 바와 같이, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체 3중량부를 대신하여, 표면에 수지를 피복하고 있지 않은 다발 형상의 탄소섬유 절단 스트랜드(도호 테낙스(주)제, 길이 6㎜) 3질량부를 이용한 이외는, 실시예 19와 같이 하여 평판 형상의 내화 성형체(건조체)를 제작했다. 얻어진 내화 성형체의 조성 및 부피 밀도를 표 14에 나타낸다. 얻어진 내화 성형체의 파단면을 목시 관찰한 바, 다발 형상의 탄소섬유가 개섬되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 또, 얻어진 각 내화 성형체의 굽힘 강도 및 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 14에 나타낸다.

또한, 상기 내화 성형체를 500℃에서 12시간 소성하여 얻어진 소성체의 굽힘 강도 및 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 14에 나타낸다.

(비교예 7~비교예 10)

표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 대신하여, 표면에 수지 피복되어 있지 않은 다발 형상의 무기 섬유 집합체(E유리 연속 섬유(135tex의 합사 2개를 꼬아 합쳐 이루어지는, 섬도가 270tex이고, 25㎜당의 꼬임수가 4.4인 것)를 혼합한 상태로 절단하여 얻은, 섬도 270tex, 직경 0.5㎜, 길이 50㎜의 다발 형상의 유리 섬유 집합체)를 이용하고, 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 배합량을 표 13에 나타내는 대로 한 이외는, 실시예 19와 같이 하여 평판 형상의 내화 성형체(건조체)를 제작했다.

비교예 7에 있어서, 얻어진 내화 성형체의 파단면을 목시 관찰한 바, 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 개섬되어 있는 것을 확인할 수 있었다. 비교예 8~비교예 10에 있어서는, 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 개섬되어 내화 성형체 형성용 슬러리의 점도가 상승하고 성형성이 악화되어 버리고, 성형체에 블로홀이나 보이드 등의 공극을 발생시키고, 모두 균일한 성형체를 얻는 것이 불가능했다.

얻어진 내화 성형체의 조성 및 부피 밀도를 표 14에서 나타낸다. 또, 비교예 7에서 얻어진 각 내화 성형체의 굽힘 강도 및 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 14에 나타낸다. 또한, 비교예 7에서 얻어진 내화 성형체를 500℃에서 12시간 소성하여 얻어진 소성체의 부피 밀도, 굽힘 강도 및 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 14에 나타낸다.

(실시예 23~실시예 24)

표 15에 나타내는 바와 같이, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 길이를, 각각 10㎜(실시예 23) 및 120㎜(실시예 24)로 변경한 이외는, 실시예 20과 같이 하여 평판 형상의 내화 성형체(건조체)를 제작했다. 얻어진 각 내화 성형체에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다. 또, 상기 각 성형물의 파단면을 목시 관찰한 바, 모두 규산칼슘 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

얻어진 내화 성형체의 조성 및 부피 밀도를 표 16에 나타낸다. 또, 얻어진 각 내화 성형체의 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 16에 나타낸다.

또한, 상기 각 내화 성형체를 500℃에서 12시간 소성하여 얻어진 소성체의 부피 밀도 및 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 16에 나타낸다.

　(실시예 25~실시예 27)

표 17에 나타내는 바와 같이, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하는 다발 형상의 무기 섬유 집합체로서, 실시예 25에서는, 내알칼리 유리 연속 섬유(내알칼리 유리 섬유 로빙(일본 일렉트릭 글라스(주)제, 섬도 270tex)을 절단하여 얻은, 섬도 270tex, 길이 50㎜의 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 이용하고, 실시예 26에서는, 유리 섬유 합연사(135tex의 E유리 섬유 합사 2개를 꼬아 합쳐 이루어지는, 섬도가 270tex이고, 25㎜당의 꼬임 수가 4.4인 것)를 절단하여 얻은, 섬도 270tex, 직경 0.5㎜, 길이 50㎜의 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 이용하고, 실시예 27에서는, 내알칼리 유리 섬유 합연사(135tex의 내알칼리 유리 섬유 합사 2개를 꼬아 합쳐 이루어지는, 섬도가 270tex이고, 25㎜당의 꼬임 수가 4.4인 것)를 절단하여 얻은, 섬도 270tex, 길이 50㎜의 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 이용한 이외는, 실시예 20과 같이 하여 평판 형상의 내화 성형체(건조체)를 제작했다. 얻어진 각 내화 성형체에는, 블로홀이나 보이드 등의 공극은 관찰되지 않았다. 또, 상기 각 성형물의 파단면을 목시 관찰한 바, 모두 규산칼슘 입자간에 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 균일하게 분산되어 있는 것을 확인할 수 있었다.

얻어진 내화 성형체의 조성 및 부피 밀도를 표 18에 나타낸다. 또, 얻어진 각 내화 성형체의 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 18에 나타낸다.

또한, 상기 각 내화 성형체를 500℃에서 12시간 소성하여 얻어진 소성체의 부피 밀도 및 샤르피 충격치를 실시예 19와 같이 측정했다. 결과를 표 18에 나타낸다.

표 11~표 12 및 표 15~표 18로부터, 실시예 19~실시예 27에서 얻어진 내화 성형체(건조체 및 소성체)에는, 블로홀이나 보이드가 형성되어 있지 않기 때문에 높은 균질성을 갖는 것임을 알 수 있고, 또, 그 내부에는 다발 형상의 무기 섬유질 집합체가 균일하게 다량 분산되고, 열전도성이 낮고, 높은 굽힘 강도 및 내충격성을 갖는 것임을 알 수 있다.

그리고, 실시예 19~실시예 27에 있어서는, 무기 섬유 재료로서 표면을 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지로 피복한 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 이용하고 있기 때문에, 내화 성형체 형성시에 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 해섬을 억제할 수 있고, 다량의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체를 높은 생산성하에서 간편하게 제작할 수 있는 것을 알 수 있다.

한편, 표 13~표 14로부터, 비교예 6에서 얻어진 내화 성형체는, 표면을 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지로 피복한 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 대신하여, 표면을 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지로 피복하고 있지 않은 다발 형상의 탄소섬유 절단 스트랜드를 이용하여 이루어지는 것이기 때문에, 내화 성형체의 형성시에 다발 형상의 탄소섬유가 개섬될 뿐만아니라, 500℃ 소성체로 했을 때에 탄소섬유가 소실되어 버리고, 내충격성이 저하해 버리는 것임을 알 수 있다. 또, 비교예 7~비교예 10에서 얻어진 내화 성형체는, 표면을 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지로 피복하고 있지 않은 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 이용하여 이루어지는 것이기 때문에, 내화 성형체의 형성시에 무기 섬유 집합체가 개섬되어 버리고, 내충격성이 낮은 것 밖에 얻을 수 없거나(비교예 7), 내화 성형체 형성용 슬러리의 유동성이 저하하여 성형성이 저하되고, 균일한 성형체를 얻을 수 없는(비교예 8~비교예 10) 것을 알 수 있다.

(산업상의 이용 가능성)

본 발명에 의하면, 열전도성이 낮음과 더불어, 균질성이 높고, 물리적인 충격이나 열충격에 대한 내구성이 높은, 신규 내화 성형체를 제공함과 더불어, 상기 내화 성형체를 높은 생산성하에서 간편하게 제조하는 방법 및 금속 주조용 용탕 유지 부재를 제공할 수 있다.

1: 레이들　 2: 레이들 본체부　
3: 지지 부재 4: 취과　
5: 금속제 케이싱 6: 내화성 내장재

Claims

무기 입자와, 다발 형상(束狀)의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 것을 특징으로 하는 내화 성형체.
청구항 1에 있어서,
바인더와, 무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 바인더로 결합된 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 내화 성형체.
청구항 2에 있어서,
상기 바인더를 1~50질량%, 상기 무기 입자를 30~95질량%, 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량% 포함하여 이루어지는 내화 성형체.
청구항 2 또는 청구항 3에 있어서,
상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 직경이 0.01~5㎜이며, 길이가 3~30㎜인, 내화 성형체.
청구항 1에 있어서,
상기 무기 입자로서 규산칼슘 입자를 포함함과 더불어, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 규산칼슘 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 내화 성형체.
청구항 5에 있어서,
상기 무기 입자를 65~99질량%, 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량부 포함하여 이루어지는 내화 성형체.
청구항 5 또는 청구항 6에 있어서,
상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체의 직경이 0.01~5㎜이며, 길이가 3~200㎜인, 내화 성형체.
청구항 1 내지 청구항 7 중 어느 한 항에 있어서,
JIS　R　1662에 의해 측정했을 때의 샤르피 충격치가 0.5~10mJ/㎟인, 내화 성형체.
무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체 형성 재료를 혼련한 후, 얻어진 혼련물을 성형하는 것을 특징으로 하는 내화 성형체의 제조 방법.
청구항 9에 있어서,
바인더와, 무기 입자와, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체 형성 재료를 혼련 한 후, 얻어진 혼련물을 성형하는, 내화 성형체의 제조 방법.
청구항 10에 있어서,
상기 내화 성형체 형성 재료가, 고형분 중에, 상기 바인더를 1~50질량%, 상기 무기 입자를 30~95질량%, 상기 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량% 포함하는, 내화 성형체의 제조 방법.
청구항 10 또는 청구항 11에 있어서,
JIS　R　5201에 의해 측정했을 때의 상기 혼련물의 탭 플로우치가 150㎜ 이상인, 내화 성형체의 제조 방법.
규산칼슘 입자의 원료를 포함함과 더불어, 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하는 내화 성형체 형성용 슬러리를, 탈수 성형하고, 다음에 수열처리한 후, 건조 처리하는 것을 특징으로 하는 내화 성형체의 제조 방법.
청구항 13에 있어서,
상기 규산칼슘 입자의 원료가 석회 원료 분말 및 규산 원료 분말인, 내화 성형체의 제조 방법.
청구항 14에 있어서,
상기 수열처리를 7㎏/㎠ 이상의 수증기압 하에서 행하는, 내화 성형체의 제조 방법.
청구항 13 내지 청구항 15 중 어느 한 항에 있어서,
상기 내화 성형체 형성용 슬러리가, 고형분 중에, 상기 무기 입자의 원료 100질량부에 대해서, 상기 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 1~30질량부 포함하는, 내화 성형체의 제조 방법.
청구항 9 내지 청구항 16 중 어느 한 항에 있어서,
상기 표면에 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 피복하여 이루어지는 다발 형상의 무기 섬유 집합체가, 다발 형상의 무기 섬유 집합체 100질량부에 대해서 유리 전이 온도 40℃ 이하의 수지를 1~30질량부 피복하여 이루어지는 것인, 내화 성형체의 제조 방법.
무기 입자와, 다발 형상의 무기 섬유 집합체를 포함하여 이루어지고, 상기 무기 입자간에 상기 다발 형상의 무기 섬유 집합체가 분산된 내부 구조를 갖는 내화 성형체에 의해, 적어도 그 표면이 형성되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 금속 주조용 부재.