KR20130027869A - A manufacturing method of composition for adiabatic material with inorganic porous material - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 발포에 의한 기공형성과 다공성 무기 충진제의 경화가 동시에 구현되어 단열성능이 우수하고 화염에 안전한 무기질 다공성 단열재 조성물 제조방법에 관한 것으로, 규산염의 수분을 제거한 다공성 실리카 분말을 사용함으로써 모르타르 시공 시 부분적으로 경화되고 강도가 저하되는 것을 방지하도록 하는 것이다.The present invention relates to a method for preparing an inorganic porous insulating material composition having excellent thermal insulation performance and flame safety by simultaneously implementing pore formation and curing of an inorganic inorganic filler by foaming, and using a porous silica powder from which moisture of silicate is removed. To partially cure and prevent the strength from deteriorating.
일반적으로, 단열재란 열이 높은 곳에서 낮은 곳으로 이동하는 흐름을 방지하는 구조체로서, 열손실 및 열획득을 효율적으로 차단하여 과도한 에너지 손실을 절약할 수 있게 하며, 표면 온도 편차로 인해 발생하는 이슬점 발생현상(결로 현상)을 방지한다. 특히 고온의 산업설비는 열에 매우 취약하여 수명이 단축되며, 화염에 직접 노출되면 기계장치가 파손되는 우려가 있으며, 작업자의 안전이 위협받고 있기 때문에 이를 방지하고자 내화성 단열재를 기계장치의 내ㆍ외장재로 사용하고 있다. 또한, 공간 내의 온도 변화를 줄임으로써 쾌적감을 한층 높여주고, 부가적으로 소음이나 진동의 전달을 감소시켜 흡음 및 방음의 효과까지 병행하여 얻을 수 있다.In general, a heat insulating material is a structure that prevents the flow of heat from a high place to a low place, and can effectively block heat loss and heat gain to save excessive energy loss, and dew point caused by surface temperature variation. Prevents occurrence of condensation In particular, high-temperature industrial equipment is very vulnerable to heat, which shortens its lifespan. If exposed directly to a flame, the mechanical device may be damaged, and the safety of workers is threatened. I use it. In addition, by reducing the temperature change in the space it is possible to further improve the comfort, additionally reduce the transmission of noise or vibration to obtain the effects of sound absorption and sound insulation in parallel.
종래의 내화성 단열재로는 무기질 소재인 유리섬유 또는 암면섬유, 세라믹섬유 등을 주로 이용하여 휄트 또는 판상화하여 사용하고 있다. 종래의 내화성 단열재의 대표격인 유리섬유는 주로 휄트로서 사용하는 경우가 많은데, 이 경우 섬유질 간의 기공에 의해 열의 전달을 막아 방한용 또는 방서용 단열재뿐만 아니라, 방음의 기능을 하고 있어 충진제, 두루마리, 비포장의 형태로 외벽, 천정, 지하에 단열재로서 가장 널리 사용되고 있다.Conventional fire-resistant heat insulating material is used in the form of chopped or plated mainly using glass fibers or rock wool fibers, ceramic fibers, etc., which are inorganic materials. Glass fiber, which is a representative of the conventional fire-resistant insulation, is often used as a felt, and in this case, it prevents heat transfer by pores between fibers to prevent thermal insulation or protection against heat, and also functions as a soundproof, filler, reel, and unpacked form. It is most widely used as insulation for furnace walls, ceilings and basements.
그러나 상기 유리섬유의 경우 반가공된 상태로 제품이 출하되기에 현장에서 작업 시 절단 등에 의하여 발생된 유리가루가 비산되어 피부 혹은 폐에 부착될 경우 가려움증 및 폐질환이 유발되는 등의 문제점이 있으며, 시공 후에도 노화로 인하여 유리질 간의 결합제로 사용된 수지성분이 분해되는 경우, 유리질 가루가 공기 중에 비산되어 주변 환경의 공해요인으로 작용하게 되며, 또한, 최근 국제 암면 연구센터(IARC)가 유리섬유를 발암가능물질로 분류하고 있는 점 등이 상기 유리섬유의 확대 사용에 장애가 되고 있다.However, in the case of the glass fiber, since the product is shipped in a semi-processed state, there is a problem that itching and pulmonary disease are caused when glass powder generated by cutting at work is scattered and attached to the skin or lungs. If the resin component used as a binder between glass particles is decomposed due to aging even after construction, glass powder is scattered in the air to act as a pollutant of the surrounding environment. The fact that it is classified as a possible substance has hindered the expanded use of the glass fiber.
또한 암면, 석면 등을 이용하는 세라믹 섬유의 경우에는 결합제를 이용하여 판상으로 제조하거나, 또는 암면 섬유직물 및 부직물의 상태로 이용하고 있으나, 상기 유리섬유와 마찬가지로 노화된 암면 및 석면섬유로부터 비산되는 먼지는 환경공해를 일으키며, 암의 원인이 되는 심각한 발암물질이기 때문에 사용규제가 점차 강화됨으로써 상기 된 문제점을 개선하고자 가공공정의 개선 등이 이루어지고 있기는 하나, 공정단계의 증가에 따라 가공비가 증가되며, 본래의 기능이 소멸되는 등의 문제점이 나타나고 있다.In addition, in the case of ceramic fibers using rock wool, asbestos, etc., they are manufactured in the form of a plate using a binder or used in the state of rock wool fabrics and non-woven fabrics, but dust scattered from aged rock wool and asbestos fibers like the glass fibers. Since it is a serious carcinogen that causes environmental pollution and causes cancer, the use process is gradually strengthened to improve the above problems. The problem is that the original function is destroyed.
상기와 같은 문제점으로 인하여 유리섬유, 석면섬유 또는 세라믹섬유와 같은 무기질 섬유로 되어 있는 단열제의 사용이 기피되고 있는 실정이며, 이를 대체하기 위한 방법으로 무기질 발포제를 이용하여 무기 다공질 단열재를 구성하거나, 단열성능이 우수한 물질을 유ㆍ무기 바인더와 혼합하여 가공한 단열재에 관한 연구가 지속되고 있는 실정으로, 한국 공개 특허공보 제 2003-0075259호, 동 공개 특허공보 제 2004-01011708호가 종래기술로 제시되고 있으나, 규산 나트륨과 실리카를 주성분으로 하는 광물성 입자를 물과 조된 단열제는 장기간 사용하는 경우 과다하게 백화현상 등을 일으키는 문제점이 발생하거나, 성형을 위하여 고온의 열을 필요로 함으로써, 에너지의 투입이 많아 생산 단가가 높아지는 한편 고온에 의한 융착으로 구형의 계면이 파손되어 단열효과가 떨어지고, 기계적 강도의 저하로 결합재에 의한 성형에도 어려움이 따르는 것이었다.Due to the problems described above, the use of an insulating material made of inorganic fibers such as glass fiber, asbestos fiber or ceramic fiber is avoided.In order to replace the inorganic porous material using inorganic foaming agent, As the research on the heat insulating material processed by mixing a material having excellent heat insulating performance with an organic / inorganic binder is continued, Korean Unexamined Patent Publication No. 2003-0075259 and 2004-01011708 have been proposed as a prior art. However, heat insulators with mineral particles containing sodium silicate and silica as the main components may cause excessive whitening when used for a long period of time, or require high-temperature heat for molding, thereby introducing energy. As the production cost increases, the spherical interface is damaged by fusion due to high temperature. Dropping the insulating effect, as a mechanical strength was according to the difficulty in molding due to the binding agent.
이러한 문제를 해결하기 위하여 본 발명자는 국내에 특허등록 10-1021467호로 내화성과 단열성을 동시에 구현하기 위하여 무기질 소재로 단열재를 조성하였으며, 팽창 펄라이트(Perlite), 팽창 질석(Vermiculite), 실리카 에어로겔 등의 단열 충진제를 사용하여 뛰어난 단열 효과를 제공하며, 기존 단열재에 비교하여 환경 친화적이며, 마그네슘 인산염계 무기질바인더를 구성하여 균열과 수축현상이 최소화되며, 상기 마그네슘 인산염계 무기질 바인더의 구성물 중 규회석을 사용하여 우수한 부착성과 단열성을 갖고, 도 1의 흐름도와 같이 규산염 5~35 중량부를 투입하는 단계(S11)와; 다공성 무기충진제 10~78 중량부를 투입하는 단계(S12)와; 이들을 혼합하는 1차 혼합 단계(S13)와; 마그네슘 인산염계 무기질바인더 15~55 중량부를 투입하는 단계(S14) 및; 이들을 재차 혼합하는 2차 혼합 단계(S15)를 거쳐 고온 내화성 단열재 조성물을 획득하는 단계(S16)로 이루어지는 고온 내화성 단열재 조성물 제조방법을 등록받은 바 있다.In order to solve this problem, the inventors of the present invention in Korea patent registration 10-1021467 in order to realize the fire resistance and heat insulation at the same time to form a heat insulating material, and insulated such as expanded perlite (Vermiculite), silica airgel It provides excellent thermal insulation effect by using fillers, and is environmentally friendly compared to existing thermal insulation materials, and minimizes cracking and shrinkage by forming magnesium phosphate-based inorganic binder, and using wollastonite among the components of the magnesium phosphate-based inorganic binder. Having adhesion and heat insulation, and injecting 5 to 35 parts by weight of silicate as shown in the flowchart of FIG. 1 (S11); Injecting 10 ~ 78 parts by weight of the porous inorganic filler (S12); Primary mixing step (S13) for mixing them; 15 to 55 parts by weight of a magnesium phosphate-based inorganic binder (S14); The method of manufacturing a high temperature fire resistant heat insulating material composition comprising the step (S16) of obtaining a high temperature fire resistant heat insulating material composition through a second mixing step (S15) of mixing them again has been registered.
상기 된 특허 10-1021467호는 규산염계 물유리를 이용함으로써 알칼리토 산화물과 실리카의 포졸란 반응을 촉진시켜 압축강도를 증가시키며, 100℃ 이상의 고온에서 사용 시 물유리의 발포에 의한 균일한 기공의 형성이 가능하며, 단열 내화물을 시공하였을 경우 에너지 절약을 구현할 수 있는 고성능의 단열 내화물 조성물을 제조하고자, 규산염, 다공성 무기충진제, 마그네슘 인산염계 무기질바인더를 원료로 하여 물과 혼합하여 축합반응을 촉진시켜 기공을 형성시킴과 동시에 낮은 온도에서 시공과 성형이 간편한 고온 내화성 단열재 조성물 제조방법을 제공하는 것이다.Patent No. 10-1021467 mentioned above promotes the pozzolanic reaction of alkaline earth oxides and silica by using silicate-based water glass to increase the compressive strength, and enables the formation of uniform pores by foaming the water glass when used at a high temperature of 100 ° C. or higher. In order to manufacture a high-performance insulating refractory composition that can realize energy saving when the insulating refractories are constructed, the pores are formed by promoting the condensation reaction by mixing with water using silicate, porous inorganic filler and magnesium phosphate-based inorganic binder as raw materials. At the same time to provide a high temperature fire-resistant insulation composition is easy to construct and mold at a low temperature.
본 발명은 기존의 특허등록 10-1021467호에서 규산염을 사용함으로써 규산염계 물유리의 특성상 수분을 포함할 수밖에 없고, 이로 인하여 고온 내화성 단열재 조성물을 제조하는 경우 규산염에 포함된 미량의 수분으로 인하여 단열재 조성물의 제조 후 부분경화가 진행되고, 이는 내화성 단열재의 시공 후 전체적인 강도가 저하될 수밖에 없는 문제가 되는 것을 해결하고자 하는 것이다.The present invention has to include water in the nature of the silicate-based water glass by using the silicate in the existing patent registration No. 10-1021467, because of this, when manufacturing a high temperature fire-resistant insulating material composition due to the trace amount of moisture contained in the silicate Partial curing proceeds after manufacture, which is intended to solve the problem that the overall strength is inevitably lowered after the construction of the refractory insulation.
본 발명은 규산염 5~35 중량부를 투입하는 단계와; 다공성 무기충진제 10~78 중량부를 투입하는 단계와; 이들을 혼합하는 1차 혼합 단계와; 마그네슘 인산염계 무기질바인더 15~55 중량부를 투입하는 단계 및; 이들을 재차 혼합하는 2차 혼합 단계로 이루어지는 무기질 다공성 단열재 조성물 제조방법에 있어서, 상기 규산염은 무기산을 투입하여 pH 3.0~8.0을 유지하여 겔(Gellation)화가 이루어지면서 다공성을 갖는 실리카 화합물을 생성한 후 80oC 이상의 온도로 건조하여 수분이 증발되면 분쇄하여 다공성을 갖는 실리카 분말로 제조한 것을 사용함으로써 이루어지는 것이다.The present invention comprises the steps of adding 5 to 35 parts by weight of silicate; 10 to 78 parts by weight of a porous inorganic filler; A first mixing step of mixing them; 15 to 55 parts by weight of a magnesium phosphate-based inorganic binder; In the method of preparing an inorganic porous insulation composition comprising a second mixing step of mixing them again, the silicate is added to the inorganic acid to maintain a pH 3.0 ~ 8.0 to produce a silica compound having a porosity while gelation (gelling) is made 80 o Drying at a temperature above C and evaporating the moisture, it is made by using a powder made of silica powder having a porosity.
이러한 본 발명은 겔화가 이루어지는 과정에서 계면활성제를 투입하여 고비면적의 다공성 실리카를 제조하는 것이 가능하고, 단열도를 향상하기 위하여 다공성 무기충진제를 상기 제시된 량보다 추가로 투입하는 것이 가능하다.In the present invention, it is possible to prepare a porous silica having a high specific area by adding a surfactant in the process of gelation, it is possible to add a porous inorganic filler in addition to the above-mentioned amount in order to improve the thermal insulation.
본 발명에서 다공성 무기충진제는 팽창 펄라이트, 실리카 에어로겔, 팽창 질석, 규조토, 벤토나이트, 탈크, 제올라이트, 글래스버블, 알루미늄실리케이트 중공합체 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물이고, 상기 마그네슘 인산염계 무기질바인더는 마그네슘계 금속산화물, 인산염, 실리카 화합물이다.In the present invention, the porous inorganic filler is any one of expanded pearlite, silica airgel, expanded vermiculite, diatomaceous earth, bentonite, talc, zeolite, glass bubble, aluminum silicate, or a mixture thereof, and the magnesium phosphate-based inorganic binder is magnesium-based. Metal oxides, phosphates and silica compounds.
그리고, 마그네슘 인산염계 무기질바인더에서 마그네슘계 금속산화물은 마그네슘 인산염 8 수화물, 산화 마그네슘(MgO), 사소 마그네시아(Dead Burned Magnesia), 경소 마그네시아(Light Burned Magnesia), 전융 마그네시아, 산화 알루미늄, 탄산마그네슘(MgCO3) 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물이고, 마그네슘 인산염계 무기질바인더에서 인산염은 제1 인산칼륨, 제2 인산칼륨, 제3 인산칼륨, 제1 인산나트륨, 제2 인산나트륨, 제3 인산나트륨, 제1 인산칼슘, 제2 인산칼슘, 제1 인산마그네슘, 제2인산마그네슘, 인산 알루미늄 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물이며, 마그네슘 인산염계 무기질바인더에서 실리카 화합물은 규회석, 포크랜트 시멘트, 알루미나 시멘트, 플라이애쉬 시멘트, 고로 시멘트 중 어느 하나이거나, 이들의 혼합물이고, 상기 규산염은 규산나트륨으로서 KS 규격 1종 내지 4종, 규산칼륨으로서 KS 규격 1종 내지 4종이며, 상기 경화지연제는 붕산(Boric acid) 또는 붕사(Borax)이다.In the magnesium phosphate inorganic binder, the magnesium metal oxide may be magnesium phosphate octahydrate, magnesium oxide (MgO), dead burned magnesia, light burned magnesia, molten magnesia, aluminum oxide, magnesium carbonate (MgCO3). ), Or a mixture thereof, and in the magnesium phosphate-based inorganic binder, the phosphate may be potassium first phosphate, second potassium phosphate, third potassium phosphate, first sodium phosphate, second sodium phosphate, third sodium phosphate, or Any one of calcium phosphate, dicalcium phosphate, first magnesium phosphate, dibasic magnesium phosphate, aluminum phosphate, or a mixture thereof. In a magnesium phosphate-based inorganic binder, the silica compound is wollastonite, forkant cement, alumina cement, ply Ash cement, blast furnace cement or any mixture thereof, the silicate is sodium silicate In the KS standard 1 to 4 species, potassium silicate, KS standard 1 to 4 species, the curing retardant is boric acid (Boric acid) or borax (Borax).
본 발명에 따른 고온 내화성 단열재 조성물의 특징은 균열과 수축현상이 없고, 단시간 내에 경화가 이루어지며, 발포에 의한 다공성 형성이 이루어지는 동시에 다공성 충진제를 이용하여 경화하면 단열효과가 극대화되고, 화염에 접촉하였을 경우에도 전혀 유독가스를 발생하지 않는 것으로, 특히 본 발명은 규산염에 포함되어 있는 수분을 완전히 제거한 다공성 실리카 분말을 사용하게 되므로, 부분경화 현상을 방지하는 한편 강도가 저하되는 현상도 방지하는 효과가 있다.The characteristics of the high temperature fire resistant insulation composition according to the present invention are free from cracking and shrinkage, and curing is performed within a short time, and the porous formation by foaming is performed at the same time, the curing effect is maximized by curing with a porous filler, and the flame is in contact with the flame. Even when no toxic gas is generated, in particular, the present invention uses a porous silica powder from which the moisture contained in the silicate is completely removed, thereby preventing partial hardening and reducing the strength. .
도 1은 기존 무기질 다공성 단열재 조성물 제조방법의 순서도.
도 2는 본 발명의 무기질 다공성 단열재 조성물 제조방법 순서도.
도 3은 다공성 실리카 분말(S22)의 전자주사현미경(SEM)에 의한 미세기공 측정 사진.1 is a flow chart of a conventional inorganic porous insulation composition manufacturing method.
Figure 2 is a flow chart of a method for producing an inorganic porous insulation composition of the present invention.
Figure 3 is a micropore measurement photograph by the electron scanning microscope (SEM) of the porous silica powder (S22).
본 발명을 도 2의 본 발명에 따른 무기질 다공성 단열재 조성물 제조방법의 순서도에 따라 상세히 기술하기로 한다.The present invention will be described in detail according to the flowchart of the method for preparing the inorganic porous insulation composition according to the present invention of FIG. 2.
본 발명에 따른 무기질 다공성 단열재 조성물은 제철소, 발전소, 소각로 등의 고온용 설비 중 예를 들어, 노(爐) 혹은 래들(Ladle), 턴디쉬(Tundish), 론더(Launder)와 같은 야금용기의 에너지 손실을 방지하기 위한 단열성 및 내화성 물품을 생산하기 위하여 사용되는 것으로서, 규산염 5~35 중량부 및 다공성 무기충진제 10~78 중량부의 혼합물; 마그네슘 인산염계 무기질바인더 15~55 중량부; 및 경화지연제 0~2 중량부를 포함하여 이루어지게 된다.Inorganic porous insulation composition according to the present invention is the energy of a metallurgical vessel such as, for example, a furnace or ladle, tundish, launder among high-temperature facilities such as steel mills, power plants, incinerators, etc. A mixture of 5 to 35 parts by weight of a silicate and 10 to 78 parts by weight of a porous inorganic filler as used for producing an insulating and fire resistant article for preventing a loss; 15 to 55 parts by weight of a magnesium phosphate inorganic binder; And 0 to 2 parts by weight of a curing retardant.
본 발명에 따른 마그네슘 인산염계 단열 내화물 조성물의 주요한 특성은 고온에서 안정적인 마그네슘 인산염계 내화제를 구성하여 사용중 열적 변화에 따른 팽창을 억제해 주어 균열이 발생하지 않으며, 다공성 소재 즉, 팽창 펄라이트, 팽창 질석, 실리카 에어로겔을 복합적으로 첨가하여 구성함으로서 단열효과를 극대화시킬 수 있다.The main characteristic of the magnesium phosphate-based insulation refractory composition according to the present invention is to form a stable magnesium phosphate-based refractory at high temperature to suppress expansion due to thermal changes during use, so that no crack occurs, porous materials, that is, expanded pearlite, expanded vermiculite By adding silica airgel in combination, the thermal insulation effect can be maximized.
본 발명에 따른 마그네슘 인산염계 단열 내화물 조성물의 또 다른 중요한 특성은 단열 내화재 시공 시 금속성 설비 및 세라믹 설비에 부착성이 향상되고, 시공체와 기존 내화물의 보수작업 시에도 부착상태에 분리나 균열과 같은 결함이 발생하지 않는다는 것이다.Another important characteristic of the magnesium phosphate-based insulation refractory composition according to the present invention is improved adhesion to metallic and ceramic facilities during the construction of insulation refractory material, and separation or cracking in the adhered state even during repair work of the body and the existing refractory No defects occur.
또한, 마그네슘 인산염계 무기질바인더가 다공성 무기충진제인 팽창 펄라이트, 실리카 에어로겔, 팽창 질석, 규조토, 벤토나이트, 탈크, 제올라이트, 글래스버블, 알루미늄실리케이트 중공합체의 결합제 역할을 하는데, 그 양이 15 중량부 미만이면 강도발현이 이루어지지 않으며, 그 양이 55 중량부를 초과하면 강도는 증가되나 단열효과는 기대하기 어렵다.In addition, the magnesium phosphate-based inorganic binder serves as a binder of porous inorganic fillers expanded pearlite, silica airgel, expanded vermiculite, diatomaceous earth, bentonite, talc, zeolite, glass bubble, and aluminum silicate copolymer, when the amount is less than 15 parts by weight. Strength expression is not achieved, if the amount exceeds 55 parts by weight, the strength is increased but the heat insulation effect is difficult to expect.
상기 규산염은 대표적인 것으로는 규산나트륨, 규산칼륨, 규산리튬 등이 있으며, 이들을 통상 "물유리"라 칭한다. 규산염 중의 나트륨 및 칼륨 등의 알칼리금속은 비교적 저온에서도 경화를 증진시켜주며 반응에 직접 참여하여 강도를 향상시키는 작용을 하며, 또한 100℃ 이상의 열을 받게 되면 함유하고 있던 수분이 기화하여 부풀어 지면서 증발하게 되면 무기성 발포체를 구성할 수 있어서 단열효과까지 증가시키는 장점이 있다.Representative silicates include sodium silicate, potassium silicate, lithium silicate and the like, which are commonly referred to as "water glass". Alkali metals such as sodium and potassium in the silicate promote hardening at a relatively low temperature, and directly participate in the reaction to enhance strength, and when the heat of 100 ° C. or more is received, moisture contained in the silicate evaporates and swells and evaporates. When the inorganic foam can be configured there is an advantage to increase the thermal insulation effect.
여기서 사용하는 물유리의 양은 5 중량부 미만이면 상기와 같은 효과를 기대할 수 없으며, 35 중량부를 초과하면 첨가하면 몰탈 분말이 서로 엉기게 되어 효과적으로 사용할 수 없게 된다.If the amount of water glass used here is less than 5 parts by weight can not be expected the same effect as above, if it exceeds 35 parts by weight added mortar powder is entangled with each other can not be effectively used.
그러나 상기와 같이 규산염을 사용하는 경우 함유하고 있는 수분으로 인하여 단열 내화성 조성물의 부분 경화가 발생하는 한편 전체 강도가 저하되는 현상이 발생하게 되므로, 본 발명에서는 규산염을 액상으로 사용하지 않고 규산염을 무기산과 작용하여 겔화하여 무기질 다공성 소재로 건조시킴으로써 함유된 수분을 완전히 제거한 후 사용하도록 함으로써 상기 된 문제를 해결하도록 하는 것이다.However, when the silicate is used as described above, partial curing of the heat-insulating refractory composition occurs while the overall strength decreases due to the moisture contained therein. It is intended to solve the above problems by using the gel after acting to gel and dry the inorganic porous material to completely remove the contained moisture.
본 발명에서는 규산염의 수분을 제거하기 위하여 규산염에 무기산을 투입하여 pH 3.0~8.0 범위를 유지하도록 하면서 겔화가 이루어지도록 함으로써 다공성을 갖는 실리카 화합물을 제조하고, 상기 다공성을 갖는 실리카 화합물을 최저 80oC 이상의 온도에서 열풍 건조하여 수분이 모두 증발되게 하고, 수분이 증발된 실리카 화합물을 분쇄하여 다공성을 갖는 실리카 분말을 제조한 후 상기 다공성을 갖는 실리카 분말을 사용함으로써 수분의 증발에 의해 부분 경화나 강도가 저하되는 현상을 방지하게 된다.In the present invention, to prepare a pH 3.0 ~ silica compound having a porous by to occur gelation and to maintain the 8.0 range by introducing a mineral acid to silicate to remove the water in the silicate, and the lowest of the silica compound having the porosity 80 o C After drying the hot air at the above temperature, all the moisture is evaporated, the silica compound having evaporated water is pulverized to prepare a silica powder having porosity, and then the partial curing or strength is increased by evaporation of moisture by using the silica powder having the porosity. The phenomenon of deterioration is prevented.
여기서 무기산은 인산, 질산, 황산, 염산, 불산, 발효된 목초액 중 하나이거나 이들 혼합물로 이루어지게 된다.In this case, the inorganic acid is one of phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, fermented wood vinegar, or a mixture thereof.
즉, 본 발명은 기존의 무기질 다공성 단열재 조성물의 제조에 있어서, 수분을 함유하고 있는 규산염을 사용하지 않고 수분을 완전히 제거한 다공성을 갖는 실리카 분말을 사용함으로써 고온 내화성 단열재 조성물의 부분 경화나 강도가 저하되는 것을 방지하도록 하는 것이다.That is, the present invention, in the production of the existing inorganic porous heat insulating material composition, by using a silica powder having a porosity completely removed moisture without using a silicate containing water, the partial curing or strength of the high temperature fire-resistant heat insulating material composition is lowered To prevent them.
본 발명에서 규산염에 무기산을 투입하여 겔화가 이루어지는 과정에서 계면활성제를 투입하는 경우 다공성 실리카 화합물의 비표면적이 급격히 상승하게 되고, 이는 다공구조가 매우 발달되어 있다는 것을 말하는 것으로, 계면활성제를 사용하여 고비면적의 실리카 화합물을 제조하는 것이 바람직한 것이다.In the present invention, when the surfactant is added during the gelation process by adding the inorganic acid to the silicate, the specific surface area of the porous silica compound is rapidly increased, which means that the porous structure is very developed. It is desirable to produce silica compounds of area.
여기서 계면활성제는 HPC(hydroxypropyl cellulose), PEG(Polyethylene glycol) 중 하나이거나 이들 혼합물을 사용한다.The surfactant is one of HPC (hydroxypropyl cellulose), PEG (Polyethylene glycol) or a mixture thereof.
그리고, 본 발명의 다공성 실리카 분말을 마그네슘 인산염계 무기질 바인더에 투입하여 혼합하게 되면 고온 내화성 단열재 조성물을 얻을 수 있게 되는 것으로, 단열재의 단열도를 향상하기 위해서는 다공성 무기 충진제를 더 투입하는 혼합하는 것이 바람직하다.In addition, when the porous silica powder of the present invention is added to a magnesium phosphate-based inorganic binder and mixed, a high temperature fire resistant heat insulating material composition can be obtained. In order to improve the heat insulation of the heat insulating material, it is preferable to add a porous inorganic filler. Do.
본 발명의 상기 다공성 무기충진제는 팽창 펄라이트, 실리카 에어로겔, 팽창 질석, 규조토, 벤토나이트, 탈크, 제올라이트, 글래스버블, 알루미늄실리케이트 중공합체 중 어느 하나이거나, 이들의 2종 이상의 혼합물로 사용 할 경우 우수한 단열효과 및 경량화를 나타내게 되며, 본 발명에서 사용하는 상기 다공성 무기충진제의 양은 10 중량부 미만이면 상기와 같은 효과를 기대할 수 없으며, 78 중량부를 초과하면 바인더에 의한 결합이 이루지기 어려워 단열재를 구성할 수 없게 된다.The porous inorganic filler of the present invention is any one of expanded pearlite, silica airgel, expanded vermiculite, diatomaceous earth, bentonite, talc, zeolite, glass bubble, aluminum silicate hollow copolymer, or when used in a mixture of two or more thereof excellent thermal insulation effect And the weight is reduced, the amount of the porous inorganic filler used in the present invention is less than 10 parts by weight can not expect the same effect as above, if it exceeds 78 parts by weight it is difficult to form a heat insulating material because the bonding by the binder is difficult to achieve. do.
본 발명에 따른 무기질 다공성 단열재 조성물로서 제조된 단열재는 경량성이며, 매우 우수한 단열 및 차음 효과를 나타내게 되고, 또한, 800℃이상의 고온에서도 단열성능이 유지되고 우수한 내열성을 가지며, 유독가스가 발생되지 않게 된다.The heat insulating material prepared as the inorganic porous heat insulating material composition according to the present invention is light in weight, exhibits very good heat insulating and sound insulating effects, and also maintains heat insulating performance and has excellent heat resistance even at a high temperature of 800 ° C. or higher, so that no toxic gas is generated. do.
이러한 본 발명의 무기질 다공성 단열재 조성물은 제철소, 발전소, 소각로 등의 고온용 설비 예를 들면, 노 혹은 래들, 턴디쉬, 론더와 같은 야금용기의 에너지 손실을 위한 단열성 및 내화성 물품을 생산하기 위하여 사용되는 단열재로서 다양한 분야에 적용될 수 있다.The inorganic porous insulation composition of the present invention is used to produce heat-resistant and fire-resistant articles for energy loss of high-temperature equipment such as steel mills, power plants, incinerators, for example, furnaces or ladles, tundish, ladles. It can be applied to various fields as insulation.
이제, 본 발명에 따른 무기질 다공성 단열재 조성물의 제조방법을 도 2를 참조하여 살펴보면 다음과 같다.Now, look at with reference to Figure 2 the manufacturing method of the inorganic porous insulating composition according to the present invention.
먼저, 규산염 5~35 중량부에 무기산을 투입하여 pH 3.0~8.0의 범위를 유지하면서 겔(Gellation)화가 이루어지는 실리카 화합물을 생성하는 단계(S21)와, 상기 실리카 화합물을 80oC의 온도에서 열풍 건조한 후 분쇄하여 다공성을 갖는 실리카 분말을 제조하는 단계(22)와, 상기에서 제조된 실리카 분말 5~35 중량부를 투입하는 단계(S23)와, 다공성 무기충진제 10~78 중량부를 투입하는 단계(S24)와, 이들을 혼합하는 1차 혼합 단계(S25)와, 마그네슘 인산염계 무기질바인더 15~55 중량부를 투입하는 단계(S26)와, 이들을 재차 혼합하는 2차 혼합 단계(S27)를 거쳐 무기질 다공성 단열재 조성물을 획득하는 단계(S28)로 이루어지는 것을 특징으로 하는 것이다.First, the inorganic acid is added to 5 to 35 parts by weight of silicate to produce a silica compound in which gelation is performed while maintaining a range of pH 3.0 to 8.0 (S21), and the silica compound is hot air at a temperature of 80 ° C. Drying and pulverizing to prepare a silica powder having a porosity (22), and 5 to 35 parts by weight of the prepared silica powder (S23), and 10 to 78 parts by weight of a porous inorganic filler (S24) ), A first mixing step of mixing them (S25), 15 to 55 parts by weight of a magnesium phosphate-based inorganic binder (S26), and a second mixing step (S27) of mixing them again through the inorganic porous insulating material composition It is characterized in that the step consisting of obtaining (S28).
이렇게 제작된 고온 내화성 단열재 조성물은 물을 혼합하여 반죽하고, 이를 몰드를 이용하여 원하는 크기, 두께 및 형상으로 만든 후 경화시키면, 무기질 다공성 단열재가 완성되게 된다.The high temperature fire resistant heat insulating material composition thus prepared is kneaded by mixing water, making it into a desired size, thickness and shape using a mold, and curing the inorganic porous heat insulating material.
상기 된 본 발명에서 규산염에 무기산을 투입하여 겔화가 이루어지는 단계에서 계면활성제를 투입하는 경우 다공성 실리카 화합물의 비표면적이 급격히 상승하게 하는 바람직하고, 상디의 다공성 실리카 분말을 마그네슘 인산염계 무기질 바인더에 투입하여 혼합하게 되면 무기질 다공성 단열재 조성물을 얻을 수 있으나 단열재의 단열도를 향상하기 위해서는 다공성 무기 충진제를 더 투입하는 혼합하는 것이 바람직하다.In the present invention described above, when the surfactant is added in the step of gelling the inorganic acid by adding the inorganic acid, the specific surface area of the porous silica compound is rapidly increased, and the porous silica powder of Sanji is added to the magnesium phosphate-based inorganic binder. When mixed, an inorganic porous insulating material composition can be obtained, but in order to improve the degree of thermal insulation of the insulating material, it is preferable to add a porous inorganic filler.
여기서 무기산은 인산, 질산, 황산, 염산, 불산, 발효된 목초액 중 하나이거나 이들 혼합물을 사용한다.The inorganic acid here is one of phosphoric acid, nitric acid, sulfuric acid, hydrochloric acid, hydrofluoric acid, fermented wood vinegar or mixtures thereof.
본 발명은 규산염을 사용하기 때문에 물의 혼합 및 반죽하기 이전에 규산염에 포함된 수분으로 인하여 부분 경화가 발생하는 문제를 해결하는 것으로, 규산염에 무기산을 투입하여 pH 3.0~8.0의 범위를 유지하면서 겔(Gellation)화가 이루어지는 다공성 실리카 화합물을 생성한 후 80oC 이상의 온도에서 열풍 건조하여 분쇄한 다공성을 갖는 실리카 분말을 사용함으로써, 고온 내화성 단열재 조성물의 운반이나 보관 시 수분에 의한 반응이 일어나지 않아 부분 경화 현상이나 강도가 저하되는 현상을 방지하는 것이다.The present invention solves the problem that partial curing occurs due to the moisture contained in the silicate prior to mixing and kneading the water because the silicate is used, and by adding an inorganic acid to the silicate while maintaining a range of pH 3.0 ~ 8.0 gel ( Particularly hardening phenomena due to the use of silica powder having a porosity which is formed by pulverizing hot air dried at a temperature of 80 ° C. or higher after the formation of a porous silica compound to be gelated. This is to prevent the phenomenon that the strength decreases.
Claims (4)
상기 실리카 화합물을 80oC 이상의 온도에서 열풍 건조한 후 분쇄하여 다공성을 갖는 실리카 분말을 제조하는 단계(S22)와,
상기에서 제조된 실리카 분말 5~35 중량부를 투입하는 단계(S23)와,
다공성 무기충진제 10~78 중량부를 투입하는 단계(S24)와,
이들을 혼합하는 1차 혼합 단계(S25)와,
마그네슘 인산염계 무기질바인더 15~55 중량부를 투입하는 단계(S26)와,
이들을 재차 혼합하는 2차 혼합 단계(S27)로 이루어지는 것을 특징으로 무기질 다공성 단열재 조성물 제조방법.Adding an inorganic acid to the silicate to produce a silica compound in which gelation is performed while maintaining a range of pH 3.0 to 8.0 (S21);
Preparing a silica powder having a porosity by drying the silica compound at a temperature of 80 ° C. or more after hot air drying (S22);
Injecting 5 to 35 parts by weight of the silica powder prepared above (S23),
Injecting 10 ~ 78 parts by weight of the porous inorganic filler (S24) and
Primary mixing step (S25) for mixing them,
15 to 55 parts by weight of a magnesium phosphate-based inorganic binder (S26) and
Method for producing an inorganic porous insulating material composition, characterized in that consisting of a second mixing step (S27) of mixing again.
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