KR20210044256A - 코팅이 있는 원심 주조 몰드를 제조하기위한 코팅 조성물 및 해당 방법의 용도 - Google Patents
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Abstract
코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 고체 분율이 69 중량 %를 초과하고, 및 또한 코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로 점화 손실이 0.6 중량% 미만인, 스프레이 도포에 의해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 생산하기 위한 내화 코팅 조성물의 용도에 대한 설명이 제공된다. 원심 주조 공정에서 사용하기 위해 내벽에 내화 코팅이 제공된 원심 주조 몰드를 제조하는 방법, 및 또한 바람직하게는 구조화된 표면을 갖는 원심 주조 공정에서 주조를 제조하는 방법이 추가로 설명된다. 또한, 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅이 있는 원심 주조 공정에 사용하기 위한 원심 주조 몰드가 설명된다.
Description
본 발명은 고체 분율이 69 중량% (코팅 조성물의 총 질량 기준)를 초과하고 0.6 중량% 미만의 점화 손실 (코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량 기준)을 가지는 내화 코팅 조성물의 용도에 관한 것이다. 본 발명은 또한 원심 주조 공정에서 사용하기 위해, 내벽에 내화 코팅이 구비된 원심 주조 몰드를 제조하는 방법, 및 또한 원심 주조 공정에서, 바람직하게는 구조화된 표면을 갖는 주조를 제조하는 방법에 관한 것이다. 마찬가지로, 본 발명은 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅된 원심 주조 공정에 사용하기 위한 원심 주조 몰드에 관한 것이다.
본 발명은 첨부된 청구 범위에서 정의된다.
주조 부품을 제거하기 위해 주조 후 주조 몰드가 파괴되는 모래 주조 공정과 대조적으로, 예를 들어 주철 또는 강철로 제조된 영구 금속 몰드는, 주조 부품을 제거한 후 다음 주조를 위해 다시 사용될 수 있다. 이러한 방식으로 상당히 큰 런(runs)도 경제적으로 제조될 수 있다. 예를 들어, 블록 또는 슬리브(sleeves)와 같은 단순한 형상뿐만 아니라, 복잡한 형상도 몰드 슬라이더(mold sliders), 인서트(inserts), 및 모래 코어를 사용하여 영구 몰드 주조로 제조될 수 있다.
영구 몰드 주조에는 차별화된 다양한 주조 공정이 있다. 가장 간단하고 동시에 가장 일반적인 영구 몰드 주조 공정은 중력 주조 공정으로, 중력이 금속 용융물을 해당 몰드에 채우는데 사용되고, 완성된 몰딩은 응고 및 냉각이 이루어진 후 일반적으로 두 부분 또는 여러 부분으로 구성된 몰드에서 제거된다. 이러한 영구 몰드 주조 공정을 통해, 특히, 사용되는 몰드를 구성하는 동안, 스프루(sprue) 및 얇은 벽 일부로부터 떨어진 일부에서 응고가 시작되기 전에 액체 금속이 몰드의 모든 부분을 채우도록 해야 하는데, 그렇지 않으면 응고 중에 발생하는 캐비티 형태의 주조 결함(수축 구멍(shrink holes)로 공지되어 있음)이 발생할 위험이 있기 때문이다.
영구 몰드 주조 분야의 특정 공정 중 하나는 원심 주조(centrifugal casting)다. 원심 주조 공정에서, 금속 용융물은 일반적으로 러너를 통해, 중심축을 중심으로 회전하는 몰드에 채워지고, 몰드 벽에 대해 원심력 (가스가 없고(gas-free), 수축 구멍 및 슬래그 혼입(slag inclusions)이 없음)에 의해 균일하게 압착된다. 원심력의 작용 하에서, 액체 금속은 고형화되고 매우 순수하고 매우 압축된 미세 구조를 나타나게 한다. 원심 주조를 사용하면, 캐비티를 제조하기 위해 코어가 필요하지 않다. 원심력의 노출 하에서, 공급되는 금속의 양에 따라 벽 두께가 결정되는 중공 원통형 본체(예를 들어, 파이프, 링 등과 같은)가 형성된다. 결과물인 블랭크(중공 본체)는 응고 후 몰드(원심 주조 몰드 라고도 함)로부터 당겨지고, 추가 가공을 위해 전달된다.
일반적으로, 특히 강철 및 철 주조의 경우, 파운드리(foundry) 몰딩의 표면, 특히 주조 금속과 접촉하는 표면에 코팅 (내화 코팅이라고도 함)이 도포된다. 여기서 내화 코팅은 몰드와 금속 사이에서 결함 매커니즘의 표적 억제 또는, 야금 효과의 활용을 포함하는 목적을 위해, 경계층 또는 장벽층을 형성한다. 일반적으로 말해서, 파운드리 기술의 내화 코팅은 특히 당업자에게 알려진 다음 기능을 수행하기 위한 것이다:
- 액체 금속과 몰드 사이의 최대 분리;
- 몰드와 용융물의 구성 성분 간의 화학 반응을 방지하여, 몰드와 주조 간의 분리를 용이하게 함; 및/또는
- 주조 표면의 결함 방지.
원심 주조 공정에서 사용되는 내화 코팅은, 또한, 일반적으로 본 발명의 맥락에서 다음과 같은 특정 요건을 충족할 것으로 예상된다:
- 높은 단열 효과;
- 빠른 건조 속도;
- 주조 작업 중 낮은 수준의 가스 방출;
- 높은 가스 흡수성 (환기되지 않는(unvented) 원심 주조 몰드를 사용하는 경우);
- 주조 작업이 완료되면 주조와 원심 주조 몰드 사이의 간단한 분리 실현(좋은 인장 특성); 및/또는
- 주조의 표면 구조에 영향을 미치거나 지시함.
미세 구조의 개발과, 특히 원심 주조 공정에서 제조되는 주조의 경도 프로파일의 중요한 요소는 내화 코팅의 단열 효과이다. 높은 단열 효과는 액체 금속에서 원심 주조 몰드로의 열 전달을 지연시키고, 이에 따라 응고 및 냉각 제어에 기여한다. 원하는 단열 효과에 영향을 미치는 요소에는 내화 코팅의 코팅 두께 및 그 조성이 포함된다.
원심 주조 공성을 준비하기 위해, 내화 코팅 조성물은 일반적으로 스프레이 랜스(lance)를 사용하여 원심 주조 몰드의 내벽에 스프레이 공정으로 도포된다. 제조 중 낮은 사이클 시간 -및 따라서 높은 생산성-을 실현하기 위해, 생성된 내화 코팅은 본 발명의 맥락에서 빠르게 건조되어야 한다.
환기되지 않는 원심 주조 몰드는 주로 원심 주조 공정에서 사용된다. 환기형 원심 주조 몰드와 대조적으로, 환기되지 않는 원심 주조 몰드의 주조 면에는 주조 작업 중에 형성된 가스가 빠져나갈 구멍이 없다. 따라서 환기되지 않는 원심 주조 몰드는 가스가 투과할 수 없기 때문에, 원심 주조 공정의 내화 코팅은 주조 작업 중 가스 조절 측면에서 중요한 기능을 하는 경우가 많다. 가스 결함을 피하기 위해, 본 발명의 맥락에서, 내화 코팅은 특정 다공성을 가져야 하고, 제조되는 분해 가스를 흡수할 수 있어야 한다. 동시에, 내화 코팅 자체에 의한 가스 방출은 극도로 낮아야 하며, 유리하게는 낮은 유기 분율 및 또한 점화 손실로 측정할 수 있는 다른 종류의 낮은 수준의 가스화 가능한 구성 성분을 제안한다.
내화 코팅의 조성을 통해, 본 발명의 맥락에서 주조의 인장 특성에 긍정적인 영향을 미치는 것이 또한 가능하다. 응고 후 주조가 원심 주조 몰드에서 당겨질 때, 내화 코팅은 주조 위에 접착되고, 이상적으로는, 주조와 함께 원심 주조 몰드에서 완전히 제거되어야 한다. 작업장의 청결을 위해, 본 발명의 맥락에서, 주조 위에는, 아주 약간의 먼지만 나타나거나 전혀 나타나지 않는 응집성 코팅 형태의 내화 코팅이 갖추어 지는 것이 바람직하다. 반대로, 원심 주조 몰드로부터 주조를 추출한 후, 내화 코팅은 바람직하게는 예를 들어 블라스트 오프(blasted off) 됨으로써 주조로부터 쉽게 다시 제거될 수 있어야 한다.
각각의 내화 코팅은 마찬가지로, 최종 주조의 외부 표면 구조에 영향을 미친다. 이러한 맥락에서, 내화 코팅의 조성에 따라 매끄럽고 구조화된 표면이 모두 제조될 수 있다. 구조화된 표면의 제조는 특히 본 발명의 맥락에서 구조화된 주조 슬리브, 바람직하게는 실린더 슬리브의 제조와 관련이 있다. 구조화된 주조 슬리브의 외벽은 주조 제조 중에 형성되는 거친 표면 구조를 가지며, 이상적으로는 추가 가공이 필요하지 않다. 이 경우에 표면 구조는 일반적으로 0.3 내지 1.1mm의 깊이를 가지며, 선택적으로 언더컷 또는 기타 구조가 있다 (예를 들어, US 2015/0122118 A1의 그림 2 참조). 제조의 경우, 예를 들어, 알루미늄 엔진 블록의 구조화된 슬리브는 압력 주조 공정에서, 엔진 블록으로 직접 주조된다. 액체 금속은 구조화된 표면 주위로 흐르고 음푹 들어간 부분과 존재하는 모든 언더컷을 채우므로, 두 구성 요소 -엔진 블록 및 슬리브-의 재료가 매우 강력하고 견고한 결합을 이루도록 한다. 구조화되지 않은 슬리브와 비교하여 구조화된 슬리브의 증가된 표면적은, 추가적으로 연소 챔버에서 물 챔버로의 열 전도(conduction of heat away)를 개선하는 엔진에 영향을 미친다.
상기 확인된 기능 및 요구 사항, 및 가능한 추가 기능 및 요구 사항은 조정되고 최적화되고, 및/또는 본 발명의 맥락에서 내화 코팅 또는 몰드에 도포될 코팅 조성물의 정확한 조성을 통해, 특정 의도된 목적에 맞게 조정된다.
파운드리용 내화 코팅 조성물은 일반적으로 다음 성분을 포함하거나 이로 구성된다: (i) 하나 또는 그 이상의 미세 입자(fine-grained) 내화물, 예를 들어, 미세 입자, 내화 내지 고 내화 무기 물질, (ii) 하나 또는 그 이상의 화합물 (물, 알코올 등)을 포함하는 캐리어 액체 및 또한 (iii), 추가 구성 성분으로서, 예를 들어 하나 또는 그 이상의 내화 바인더 (또한 이하 "바인더"라고도 함) 및/또는 살 생물제 및/또는 습윤제 (또한 이하 표면 활성 물질(surface-active substances)이라고도 함) 및/또는 유변학적 첨가제 (예를 들어, 증점제). 이것은 본 발명의 맥락에서 상응하는 경우이다. 따라서, 몰드의 코팅을 위한 내화 코팅 조성물은 일반적으로 캐리어 액체, 예를 들어 수성 (즉, 물이 함유된) 캐리어 액체 또는 비 수성 (즉, 물이 함유되지 않은) 캐리어 액체 내의 미세 입자, 내화 내지 고 내화 무기 물질 (내화물)의 분산액이며; 캐리어 액체에 대한 자세한 내용은, 하기를 참조한다.
내화 코팅 조성물은 거품 조절제(foam regulators), 안료(pigments) 및/또는 염료(dyes)를 추가로 포함할 수 있으며; 이는 본 발명의 맥락에서도 마찬가지이다. 예를 들어 안료는 적색 및 황색 산화철 및 또한 흑연(graphite)이 있다. 예를 들어 염료는 당업자에게 알려진 상업적 염료이다.
내화 코팅 조성물은 스프레이 또는 브러싱과 같은 적절한 도포 방법에 의해 주조 몰드 내부에 도포되며, 예를 들어, 및 그곳에서 건조되어 내화 코팅을 형성한다. 브러싱에 의한 코팅 조성물의 도포는 스프레이에 비해 몇 배 더 느린 도포 방법이다. 주조 몰드의 내부에 도포할 코팅 조성물이 분말 형태인 경우, 상응하는 코팅 조성물은 관례상 상기 몰드를 회전시키면서, 분말을 주조 몰드의 내부에 붙임(tipping)으로써 도포된다. 그러나, 이 경우, 코팅 조성물의 균일한 도포를 실현하기 어렵다. 더욱이, 분말 형태의 코팅 조성물을 사용하는 경우, 구조화된 표면을 갖는 내화성 코팅을 제조하는 것, 및 결과적으로, 구조화된 표면을 갖는 주조를 제조하는 것은 일반적으로 불가능하다. 원심 주조의 경우, 따라서 코팅 조성물(이미 위에서 언급한 바와 같이)은 분무 도포에 의해, 분산액으로, 관례상 원심 주조 몰드의 내벽에 도포되고; 이것은 본 발명의 맥락에서 절차에 대응한다.
본 발명의 맥락에서, 내화 코팅은 원심 주조 몰드로부터 열을 공급하여 관례상 건조된다. 이 원심 주조 몰드는 예를 들어, 코팅 조성물이 적용되기 전에, 이전 주조 작업으로 인해 여전히 따뜻하거나, 오븐에서 예열된다. 코팅 조성물의 도포 시작시 원심 주조 몰드의 온도는 바람직하게는 150 내지 450 ℃이다. 원심 주조 몰드에 대한 이러한 종류의 온도는 코팅 조성물의 빠른 건조를 보장하고, 이상적으로, 코팅 조성물에 존재하는 액체 -예를 들어, 수성- 상을 완전히 제거한다.
본 발명에서 용어 "내화(refractory)"는 당업자의 관례적인 이해와 일치하여, 이는 주조 및/또는 철 용융물, 일반적으로 주철의 응고와 관련된 온도 노출을 적어도 단시간 동안 견딜 수 있는 조성물, 재료 및 광물을 지칭하기 위해 사용된다. "고 내화"로 지칭되는 조성물, 재료 및 광물은 단기적으로 강철 용융물의 주조열을 견딜 수 있는 것들이다. 강철 용융물의 주조 중에 발생할 수 있는 온도는, 일반적으로 철 또는 주철 용융물의 주조 중에 발생할 수 있는 온도보다 높다. 내화 조성물, 재료 및 광물 (내화물) 및 고 내화 조성물, 재료 및 광물은 예를 들어, DIN 51060:2000 06로부터 당업자에게 공지되어 있다.
내화 코팅 조성물에 사용되는 내화물은 관례상 광물 산화물(mineral oxides), 규산염(silicates) 또는 점토 광물(clay minerals)이다. 본 발명의 맥락에서 또한 적합한 내화물의 예는, 알루미늄 규산염, 층상규산염, 감람석, 활석, 운모, 흑연, 코크스, 장석, 카올린, 하소된 카올린, 메타 카올리나이트, 산화철 및 크로마이트이며, 이들은 각각 개별적 또는 서로 어떠한 조합으로든 사용될 수 있다. 본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물에서, 사용되는 결정질 이산화 규소 및 또한 결정질 산화 알루미늄, 결정질 산화 지르코늄 및 결정질 지르코늄 규산염의 총량은 사용된 입자상 비정질 산화물의 총 량을 기준으로, 바람직하게는 10 중량% 미만이다. 내화를 통해 달성된 효과에는 주조 몰드와 액체 금속 사이의 단열이 포함된다. 내화물은 일반적으로 분말 형태로 제공된다. 바람직한 내화물의 입자 크기(바람직하게는 ISO 13320:2009에 따라 광산란에 의해 측정된)는 -본 발명의 맥락에서도- 0.1 내지 500 μm 범위, 바람직하게는 1 내지 200 μm 범위에 있다. 적합한 내화물은 보다 구체적으로 사용된 특정 금속 용융물의 온도보다 적어도 100 ℃ 높은 융점을 갖는, 및/또는 금속 용융물과 어떠한 반응도 일으키지 않는 물질이다.
내화 코팅 조성물의 제조를 위한 내화물은, 일반적으로 캐리어 액체에 분산된다. 캐리어 액체는 그러한 구성성분 또는 바람직하게는 표준 조건(20℃ 및 1013.25 hPa)하에 액체 상태로 존재하고, 및/또는 150 ℃ 및 표준 압력(1013.25 hPa)에서 기화할 수 있는 구성 성분이다. 본 발명의 맥락에서 또한 적합한 바람직한 캐리어 액체는, 물 및 유기 캐리어 액체 및 또한 서로 및/또는 다른 구성 성분과의 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택된다. 적합한 유기 캐리어 액체는 바람직하게는 알코올이다. 바람직한 알코올은 에탄올, n-프로판올 및 이소프로판올 (2 프로판올), 에탄올이 특히 바람직하다. 그러나, 환경 보호 및 배출 방지를 위해, 내화 코팅 조성물을 선택할 때 가능한 한 유기 캐리어 액체의 사용을 중단하는 것이 좋다. 본 발명의 맥락에서, 내화물은 수성상에 분산되어 따라서 캐리어 액체로 사용된다.
문헌 DE 600 04 770 T2는 알루미늄 또는 알루미늄 합금으로 클래드된 표면을 포함하는 주철 성분을 갖는 클래드 주조 제품을 개시한다.
문헌 US 2002/0157571 A1 및 US 6,699,314 B2는 각각 결합제, 단열재, 용매 및 거품 품질을 갖는 거품 성분(표면 활성 물질)을 포함하는 일체형 원심 주조 몰드의 내부면을 코팅하기 위한 원심 주조 몰드용 이형제(release agent)를 개시한다.
문헌 EP 1 504 833 B1은: 주철 삽입물 주위에 주조될 다른 금속의 용융된 덩어리와 접촉하기 위한 표면; 및 표면상에 배치되고 각각 실질적으로 원추형 언더컷을 갖는 복수의 돌출부를 포함하고, 이는 표면으로부터 시작하여 점차적으로 위측으로 확장되는 것을 포함하는 다른 금속이 주조될 주철 삽입물을 개시한다.
문헌 EP 1 902 208 B1은 다수의 돌출부를 갖는 외주면을(outer peripheral surface) 포함하고, 각 돌출부는 수축된 형상을 가지며, 금속 재료의 필름이 외주면 및 돌출부의 표면상에 형성되는 실린더 블록에 사용되는 삽입물 주조용 실린더 슬리브를 개시한다.
문헌 US 2015/0122118 A1은 외부면에 다수의 돌출부를 포함하는 실린더 슬리브를 개시한다.
문헌 CN 101554643 A는 "실린더 라이너용 원심 주조 코팅 및 이의 제조 방법"(Espacenet 번역에 따른 제목의 영어 번역)을 개시한다.
문헌 CN 103817285 A는 "엔진 실린더 슬리브의 원심 주조 중에 버섯 모양의 버(burrs)를 형성할 수 있는 코팅"(Espacenet 번역에 따른 제목의 영어 번역)을 개시한다.
문헌 EP 1 711 291 B1은 각각 외주면이 좁아지는 다수의 돌출부를 갖는 삽입물 주조용 실린더 슬리브를 개시한다.
문헌 EP 2 422 902 A2는 0.3 내지 1.2 mm 높이의 돌출부 및 외주면에 20 내지 80/cm2 비율의 언더컷 일부, 그 위에 차례로 열 스프레이 층이 도포된 삽입물 주조용 실린더 슬리브를 개시한다.
문헌 WO 2017/184239 A1은 캐리어 액체 및 고체 세라믹 비드를 포함하는 내화 코팅 조성물을 개시한다.
문헌 US 2014/0196863 A1은 용융 금속과 접촉하기 위한 활성 표면을 갖는 용융 금속용 주조 몰드를 개시한다. 이 표면은 주조 몰딩을 보호하기 위해 열 장벽을 형성하는 비결정질 및 비다공성 단열 코팅으로 코팅된다. 코팅은 현탁액의 질량을 기준으로 10.0 내지 55.0 중량%의 내화성 유리 현탁액, 및 또한 상기 양의 내화성 유리를 현탁시키기 위한 캐리어 유체를 포함한다.
문헌 EP 2 159 208 A1은 실리카 및/또는 규산염을 포함하는 단열 성분(element)을 개시한다.
문헌 EP 2 281 789 A1은 세라믹 바인더, 세라믹 충전제 및 선택적으로 추가 첨가제로 열 보호층의 패치 또는 스트립을 제조하기 위한 슬립 제형을 개시한다.
문헌 EP 2 618 338 A2는 적어도 하나의 제 1 전도체 쌍을 포함하고, 제 1 전도체 쌍 중 적어도 하나는 전도체를 둘러싸는 적어도 하나의 복합 절연 층을 가지며, 상기 복합 절연체는 절연 재료 및 절연 재료의 난연성을 높이고 케이블의 전기적 성능을 향상시킬 수 있는 마이크로 옥사이드를 포함한 케이블을 개시한다.
문헌 EP 2 722 863 A1은 절연 하우징이 있는 임베디드 단자 부품, 진공 스위치와, 이산화 규소 충전 재료로 채워진 주입된 임베딩 재료를 통한 전기 연결을 수용하는 절연 하우징이 있는 임베디드 단자 구성 요소를 개시한다.
문헌 DE 103 39 676 A1은 무정형, 다공성, 개방 구멍이 있는 SiO2 몰딩과 이를 제조하는 방법 및 이의 용도를 개시한다. 이러한 종류의 SiO2 몰딩은 SiO2 입자를 포함하는 분산액을 압력 주조기의 압력 주조 몰드에 펌핑하여 생성되며, 이 분산액은 내부 및 외부 다공성 고분자막을 통해 제습되어 SiO2 몰딩을 형성한다.
문헌 DE 10 2006 046 619 A1은 최대 500 μm입자 크기를 갖는 분산액 및 비정질 SiO2 입자로 구성되며, 최대 부피 분율은 1 μm 및 60 μm 사이의 범위의 입자 크기를 갖는 SiO2 입자로 구성되는, 층상 석영 유리 제조를 위한 브러시가능한 SiO2 슬립을 개시한다.
문헌 EP 0 246 181 A1은 현탁액의 중량을 기준으로, 적어도 약 50 중량% 의 마이크로 실리카, 마이크로 실리카용 음이온 분산제, 및 마이크로 실리카 내의 다가 양이온성 불순물을 착화시킬 수 있는 착화제를 포함하는 수성 캐리어를 포함하는 마이크로 실리카 현탁액을 개시한다.
문헌 WO 2017/009216 A1은 ZrO2함유 금속 산화물 분진을 포함하는 정밀 주조용 몰드를 개시한다. 이 문헌은 마찬가지로 정밀 주조용 몰드를 제조하기위한 ZrO2 함유 및/또는 Al2O3 함유 금속 산화물 분진 또는 용광로 분진을 포함하는 조성물을 개시한다.
문헌 WO 2008/118023 A1은 실리콘 질화물 입자, 탄소 공급원, 및 산화물 및/또는 실리콘 분말을 포함하는, 실리콘의 직접 응고를 위한 주조 몰드용 코팅 조성물을 개시한다.
문헌 DE 15 08 913 A1은 바인더에 현탁된 내화 물질의 현탁액은 침식 및 점착을 방지하기에 충분한 두께의 커버를 형성하기에 충분한 양으로 보호될 표면에 도포되고, 그 후 젖은 커버가 건조되는, 용탕과 접촉하는 몰드의 바닥부 표면의 침식을 방지하고, 캐스트 블록이 바닥 부분에 달라붙는 것을 방지하기 위한 방법을 개시한다.
문헌 DE 10 2017 106 458 A1은 삽입을 위한 성분(element)을 개시하며, 여기서 성분의 삽입면은 필수 모양(돌출(projection))을 갖는다. DE 10 2017 106 458 A1은 또한 규조토를 포함하는 몰드 코팅 조성물을 사용하여 삽입용 요소를 제조하는 방법을 제공한다.
상기에서 설명했듯이, 원심 주조 공정에서 내화 코팅 조성물은 일반적으로 스프레이 랜스를 사용하여 원심 주조 몰드의 내벽에 스프레이 공정으로 도포된다. 사이클 시간을 감소시키기 위해 및/또는 생산성 증가의 이유로, 원하는 양의 코팅 조성물을 신속하게 도포하는 것이 유리하다. 이는 전진(즉, 원심 주조 몰드에 스프레이 랜스를 도입하는 동안) 또는 후퇴(즉, 원심 주조 몰드에서 스프레이 랜스를 제거하는 동안) 스프레이 도포로 수행될 수 있다. 코팅 조성물은 바람직하게는 전진뿐만 아니라 후퇴에도 도포된다. 이는 코팅 조성물의 보다 균일한 도포를 보장하고, 및 필요한 코팅 조성물의 총량 및/또는 작업당 분무 압력을 감소시킨다. 스프레이 도포는 원하는 만큼 순서대로 반복되어 원하는 내화 코팅 도포를 얻을 수 있다.
전진 및 후퇴 스프레이 도포는 원심 주조 몰드의 내벽에 적용된 내화 코팅 조성물의 빠른 건조를 필요로 하며, 분사 방향이 역전되는 영역(일반적으로 원심 주조 몰드의 한쪽 끝)에서는 분사 작업이 중지되지 않는 한 짧은 건조 시간만 사용할 수 있기 때문에, 이는 높은 복잡성과 비용을 수반한다. 그러나, 특히 구조 주조 분야에서는, 종래 기술로부터 공지된 내화 코팅 조성물을 사용하여 구조적 주조 (예를 들어, 구조화된 주조 슬리브를 제조하기 위한) 목적에 만족할 만한 표면 구조화를 얻는 동시에, 도포된 코팅 조성물의 충분히 빠른 건조가 실현될 수 없다는 것이 밝혀졌다.
따라서, 현재, 구조 주조용 원심 주조 몰드의 내벽에 구조화된 표면의 생산은 많은 시간과 재료를 배치해야만 실현할 수 있다. 종래 기술로부터 현재까지 알려진 내화 코팅 조성물의 건조 속도를 증가시키는 것은, 아마도, 예를 들어, 공지된 코팅 조성물에 함유된 고체 물질의 분율을 증가시킴으로써 달성될 수 있을 것이다. 그러나, 고체 분율을 증가시키는 것은, 동시에 코팅 조성물의 점도를 증가시킬 것이고, 결과적으로, 당업자의 평가에 따르면, 원심 주조 몰드의 내벽에 스프레이 도포에 의한 이러한 코팅 조성물의 도포는(허용되는 압력과 스프레이 도포에 적합한 노즐 개구부의 사용으로는) 더 이상 가능하지 않을 것이다.
따라서, 종래 기술은, (높은 고체 분율로 인한 짧은 건조시간 후) 원심 주조 몰드의 내벽에 생성된 내화 코팅이 구조화된 표면을 가진 금속 주조를 제조하는데 적합한 네거티브 구조를 갖도록 하기 위하여, 스프레이 도포 방법에 의해 원심 주조 몰드에 도포될 수 있는 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 만족스러운 내화 코팅 조성물을 개시하지 않았다고 할 수 있다.
더욱 구체적으로, 종래 기술로부터 공지된 내화 코팅 조성물로는 몰드의 내벽의 전체 길이에 걸쳐 균일하게 구조화된 표면(즉, 형성된 구조의 특징이 균일한 높이를 포함하는 표면)을 생성하는 것이 가능하지 않다는 점에 유의할 수 있다.
구조 주조를 위해 종래 기술로부터 공지된 내화 코팅 조성물의 또 다른 문제는 예를 들어, (하소된) 규조토와 같은, 규소증(silicosis)의 원인인 높은 결정질 석영 분진 분율을 자주 포함한다는 점이다.
더욱이, 구조 주조를 위해 종래 기술로부터 알려진 내화 코팅 조성물은 종종 높은 분율의 결정 내화물 (예를 들어, 산화 지르코늄 또는 α-알루미나)를 가지며, 이는 높은 연마 특성으로 인해 주조가 당겨질 때 몰드 마모의 가속에 기여한다.
따라서, 종래 기술로부터 시작하여, 스프레이 도포에 의해 원심 주조 주형의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 내화 코팅 조성물에 대한 요구가 있으며, 상기 조성물은 다음과 같은 유리한 특성 중 하나 또는 그 이상, 바람직하게는 모두를 나타내거나 가능하게 하는 것으로 의도된다:
- 원심 주조 몰드의 내벽에 스프레이 도포에 의해 도포된 내화 코팅 조성물은 산업 조건에서 높은 건조 속도를 가능하게 하여, 낮은 사이클 시간/높은 생산성을 보장할 수 있어야 한다;
- 내화 코팅 조성물을 이용하여 원심 주조 몰드의 내벽에 제조된 내화 코팅은 (양각(positively)) 구조화된 표면을 갖는 금속 주조 제조에 적합한 음각(negative) 구조를 가져야 하며, 여기서 음각 구조는 스프레이 도포에 의해 원심 주조 몰드의 내벽 전체 길이에 걸쳐 생성될 수 있어야 한다;
- 내화 코팅 조성물을 사용하여 제조된 내화 코팅은 원심 주조에서 미세 구조 품질을 제어하기 위해 정렬된 단열 효과를 가져야 한다;
- 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 내화 코팅 조성물은, 작업장 안전을 위하여, 원심 주조 공정을 위한 통상적인 코팅 조성물에 비해 특히 낮은 결정질 석영 분진의 분율을 함유하여야 한다;
- 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 내화 코팅 조성물은 원심 주조 공정을 위한 통상적인 코팅 조성물에 비해 특히 낮은 경질, 연마성 내화물의 분율을 가지며, 이는 몰드 마모 감소의 이점이 있다;
- 내화 코팅 조성물을 사용하여 제조된 내화 코팅은 특히 적은 발화 손실을 가지며, 주조 작업중 발생하는 가스 방출, 및 주조 결함과 관련된 위험이, 방지/감소된다.
본 발명의 주요 목적은 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 내화 코팅 조성물을 특정하는 것이고, 상기 조성물은 상기 언급된 특성 중 하나 또는 그 이상, 또는 모두를 보유하거나 가능하게 한다.
본 발명의 또 다른 목적은 원심 주조 공정에 사용하기 위해 내벽에 내화 코팅된 원심 주조 몰드를 제조하기 위한 해당 방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 목적은 원심 주조 공정에서 주조를 제조하기 위한 해당 방법을 제공하는 것이다.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은, 원심 주조 몰드의 내벽에 해당 내화 코팅이 있는 원심 주조 공정에 사용할 원심 주조 몰드를 지정한다.
추가 목적은 이하의 설명 및 청구 범위로부터 명백하다.
본 발명은 본 발명의 바람직한 파라미터, 특성 및 구성 성분의 특히 바람직한 조합을 포함하여, 첨부된 청구 범위 및 본 설명에서 보다 밀접하게 정의/설명된다. 본 발명의 특정 및/또는 바람직한 구체예는 하기에서 보다 정확하게 설명된다. 달리 지시되지 않는 한, 본 발명의 바람직한 측면 또는 구체예는 본 발명의 다른 측면 또는 구체예, 특히 다른 바람직한 측면 또는 구체예와 조합될 수 있다. 각각의 바람직한 측면 또는 구체예의 조합은 차례로 본 발명의 바람직한 측면 또는 구체예를 제조한다. 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 내화 코팅 조성물의 본 발명의 용도를 위해 본 발명과 관련하여 기술되거나 바람직한 것으로 설명된 구체예, 측면 또는 특성은, 각각 본 발명의 방법 및 원심 주조 공정에 사용하기 위한 본 발명의 원심 주조 몰드에 대해서도 대응하거나 유사하게 유효하다.
하기에서, 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 생성하기위한 내화 코팅 조성물의 본 발명의 용도, 본 발명의 방법, 및 또한 원심 주조 공정에서 사용하기 위한 본 발명의 원심 주조 몰드가 설명되며, 이는 보다 밀접하게 정의된 구체예, 구성 성분 또는 특징을 "포함(comprise)" 또는 "포함(include)"하며, 그 의도는 각각의 경우의 개시가 또한 상기 용도-더 좁은 범위에서 이해될 것-, 방법 및/또는 각각 더 밀집하게 정의된 이러한 구체예, 구성 성분 또는 특징으로 "구성(consists)"되는 원심 주조 몰드의 대응하는 변형을 포괄하는 것이다.
본 발명에 따르면, 주요 목적 및 일반적인 목적의 추가 상기 특정 측면은 첨부된 청구 범위에 정의된 내화 코팅 조성물의 용도를 통해 달성되었다.
추가 관련 측면에 따르면, 상기 언급한 목적의 일부 또는 전부가 첨부된 청구 범위에 정의된 바와 같이 원심 주조 공정에 사용하기 위해, 내벽에 내화 코팅이 제공된, 원심 주조 몰드를 생산하는 방법에 의해 달성되었다.
추가 관련 측면에 따르면, 상기 언급한 목적의 일부 또는 전부가 첨부된 청구 범위에 정의된 바와 같이 원심 주조 공정에서 주조를 제조하는 방법에 의해 마찬가지로 달성되었다.
추가 대응 측면에 따르면, 또한, 본 발명은 첨부된 청구 범위에 정의된 바와 같이 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 갖는 원심 주조 공정에 사용하기위한 원심 주조 몰드에 관한 것이다.
본 발명에 따른 바람직한 구체예는 종속항으로부터 명백하다.
본 발명은 먼저,
코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 69 중량% 초과의 고체 분율(solids fraction)을 가지고,
및
코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로, 0.6 중량% 미만(바람직하게는 0.5 중량% 미만)의 점화 손실(loss on ignition)을 가지며,
상기 코팅 조성물은 수성상에서 내화물 분산액이고, 상기 내화물은 적어도
(a) - 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물(particulate amorphous oxide),
여기서, 상기 입자상 비정질 산화물은 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 85 중량% 이상의 이산화 규소의 분율(fraction)을 포함하고,
상기 입자상 비정질 산화물은 레이저 회절에 의해 결정된 5μm 미만의 질량 기반 D95를 가지며,
상기 입자상 비정질 산화물은 입자상자 비정질 산화물의 총량을 기준으로 50% 미만의 기공도(porosity)를 가지고, 및
상기 입자상 비정질 산화물의 입자(바람직하게는: 1차 입자, 아래 참조)의 90중량% 이상은 2차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.9초과의 구형도(sphericity)를 가지며,
또는
- 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물로서의 마이크로 실리카(microsilica),
및
(b) 하나 또는 그 이상의 추가 내화물을 포함하고,
여기서 상기 내화물의 총 질량의 98 중량% 이상이 0.75mm의 메쉬 크기를 갖는 체를 통과할 수 있는,
스프레이 도포(spray application)의 수단에 의해 원심 주조 몰드(centrifugal casting mold)의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 내화 코팅 조성물의 용도에 관한 것이다.
본 발명의 내화 코팅 조성물에서 고체 분율은 바람직하게는 DIN EN ISO 3251:2008 06의 표준 테스트 방법에 따라 본 발명의 목적을 위해 결정되며, 특히 본 발명의 실시예 1에 설명된 방법에 따른다. 달리 명시되지 않는 한, 고체 분율을 결정하기 위해 본 발명자의 연구에서 사용된 방법은 실시예 1에 따른 방법이다. "고체 분율"이라는 용어는 DIN EN ISO 3251:2008 06에 사용된 "비 휘발성 물질 함량"이라는 용어에 해당한다. DIN EN ISO 3251:2008 06에 설명된 방법을 구현하기 위해 지정된 테스트 조건은, 바람직하게는 150℃의 테스트 온도, 30분의 테스트 시간, 및 2.5g의 초기 질량이다.
코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 69 중량% 초과의 높은 고체 분율은, 본 발명의 코팅 조성물에서 상기 조성물이 스프레이 도포에 의해 원심 주조 몰드의 내벽에 도포된 후 코팅 조성물의 신속한 건조를 초래한다.
본 발명의 내화 코팅 조성물에서 점화 손실은, 바람직하게는 900℃의 점화 온도를 사용하는 표준 테스트 방법에 따라 본 발명의 목적을 위해 결정된다(EN 12879:2000에 지정된 550℃ 가 아님). 점화 손실을 결정할 때 사용되는 건조 질량은 바람직하게는 DIN EN ISO 3251:2008 06에 따라 본 발명의 각 코팅 조성물을 건조함으로써 얻어지며, 선택된 테스트 조건은 150℃의 테스트 온도, 30분의 테스트 시간, 및 2.5g의 초기 질량이다.
EN 12879:2000은 슬러지의 건조 질량이 지정된 조건에서 점화될 때 가스로 빠져나가는 질량 분율로 점화 손실을 정의한다. 원심 주조 분야에서, 특히 환기되지 않는 원심 주조 몰드를 사용할 때, 액체 금속과 내화 코팅이 접촉하는 동안 생성된 가스는 원심 주조 몰드(예를 들어, 파운드리 몰드의 경우와는 대조적으로)에서 외부로 빠져나갈 수 없기 때문에, 코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량에 비해 점화 손실이 적다는 것은 주조 결함의 방지 또는 감소를 위한 중요한 조건을 나타낸다. 따라서, 주조 공정 중에 가스가 많이 발생하면, 주조 결함 형성 위험이 반드시 증가한다. 따라서, 본 발명에서 정의된 코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로 0.6 중량% 미만의 낮은 점화 손실은, 원심 주조 공정에서 유리하게 사용되는 코팅 조성물을 허용하는 다수의 조건 중 하나를 나타낸다.
캐리어 액체로서 수성(즉, 물-함유)상의 용도는 본 발명의 맥락에서 특별한 이점을 수반한다. 첫째, 물(상기에서 이미 설명했듯이)은 환경 보호 및 배출 방지와 관련하여 이의가 없는 것으로 분류된다. 둘째, 물(일부 유기 캐리어 액체와 달리)은 잔류물이 없는 증발(evaporation) 또는 기화(vaporization)로 저명하다. 보다 구체적으로, 증발 또는 기화시 물은 코팅 조성물의 점화 손실을 크게 증가시킬 수 있는 유기 잔류물을 남기지 않는다. 따라서, 캐리어 액체로서 수성상의 용도는 코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로, 0.6 중량% 미만의 독창적인 낮은 점화 손실의 달성을 확보/가능하게 하는 방법 중 하나이다.
용어 "입자상 비정질 산화물(particulate amorphous oxide)"은 본 발명의 맥락에서 예를 들어, 바람직하게는 이산화 규소 용융물, 및/또는 마이크로 실리카의 스프레이에 의해 제조될 수 있는 이산화 규소 입자와 같은 입자상, 합성, 비정질 산화물을 지칭한다. 입자상 산화물은 상기 산화물에 대한 x-선 회절 연구에 의해 원자의 장거리 질서의 부재의 입증이 가능하다면 본 발명의 맥락에서 비정질이라고 지칭된다. 본 발명의 맥락에서 특히 바람직한 입자상 비정질 산화물은 마이크로 실리카이다. 마이크로 실리카는 또한 CAS번호 69012 64 2를 사용하여 나타낸다; 참조. Bernd Friede, Per Fidjestøl의 출판물 Nachrichten aus der Chemie, 2011, 59, 956 958. 다른 입자상 비정질 산화물의 용도는 상기 및 청구 범위에 정의된 (최소) 특성이 존재하는 경우 기술적으로 허용된다; 이러한 다른 입자상 비정질 산화물의 예는 후에 하기에서 제공된다.
코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물의 총량의 용도는, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 69 중량% 초과의 높은 고체 분율에도 불구하고, 유리한 유변학적 특성을 유지하면서 본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물에 기여하고, 따라서 고체 분율이 증가하더라도 원심 주조 몰드의 내벽에 스프레이 방식으로 도포할 수 있다.
상기에서 이미 설명했듯이, 사용되는 입자상 비정질 산화물은 바람직하게는 이산화 규소 용융물 및/또는 마이크로 실리카의 스프레이에 의해 제조될 수 있는 이산화 규소 입자 형태의 이상화 규소이다. 이러한 형태는 코팅 조성물의 유변학적 특성에 특히 긍정적인 영향을 미치고 따라서 동시에 높은 고체 분율로 본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물의 분무성에 결정적인 기여를 하기 때문에 본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물 내에서 상기 형태의 이산화 규소를 사용하는 것이 바람직하다. 대응하게, 본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물에서 상기 총량에 존재하는 입자상 비정질 산화물은 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 85 중량% 초과의 이산화 규소의 분율을 포함한다.
본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물에서 상기 총량에 존재하는 입자상 비정질 산화물의 "질량 기반 D95(mass-based D95)"는 이 입자상 비정질 산화물의 총량에 대한 입자의 입자 크기 분포로부터 비롯된 측정 값이다. 입자 크기 분포는 레이저 회절에 의해 통상적인 방식으로 결정되며, 바람직하게는 DIN ISO 13320:2009에 따른 표준 테스트 방법을 사용하는 것이 좋다. 질량 평균 크기 분포 함수의 누적 빈도 분포에 대해 이 맥락에서 확인된 D95값은 입자의 95 중량%가 지정된 값(예를 들어, 5 μm)과 같거나 작은 입자 크기를 가짐을 나타낸다. 입자 크기 분포를 결정하는데 적합한 기기는 통상적인 레이저 회절 기기, 예를 들어, 영국, Malvern의 “Mastersizer 3000" 타입, 바람직하게는, 측정이 바람직하게는 "편광 강도 차동 산란(Polarization Intensity Differential Scattering)" ("PIDS") 기술에 의해 수행되는 미국, Beckman Coulter의 “Coulter LS 230" 타입이다. 앞서 언급한 레이저 회절 방법으로, 산란광 신호는, 입자의 굴절 및 흡수 거동 또한 고려되는 Mie 이론에 따라 각각 평가되는 것이 바람직하다.
입자상 비정질 산화물의 (1 차 (primary)) 입자가 복수의 입자의 응집체(agglomerates) 및/또는 집합체(aggregates) 및/또는 어셈블리(assemblies)의 형태를 취하는 경우, 이들 어셈블리는 입자상 비정질 산화물의 질량 기반 D95가 결정되기 전, 및 입자상 비정질 산화물 입자의 구형도가 결정되기 전에, 바람직하게는 통상적인 방식, 완만하게 기계적으로 또는 유사한 방식으로 분리되어 가능한 한 결과의 왜곡을 배제한다.
용어 "기공도(porosity)"는 본 발명의 맥락에서 개방(open) 기공도를 지칭한다. 이러한 맥락에서 개방 기공은 서로 및 또한 주변 환경과 통해있는 입자상 비정질 산화물의 공극으로 이해된다. 따라서, 본 발명의 맥락에서, 입자상 비정질 산화물의 기공도는 총 부피를 기준으로 열린 기공 부피의 백분율 분율로 정의된다. 낮은 기공도의 효과는 입자상 비정질 산화물이 본 발명에서 사용하기 위한 코팅 조성물에 사용될 때, 수성상에서 소량의 액체만 흡수하거나, 전혀 흡수하지 않는다; 낮은 기공도의 결과 중 하나는 본 발명에서 사용하기 위한 코팅 조성물의 특히 낮은 점화 손실의 실현이다. 물질의 기공도는 일반적으로 (본 발명의 맥락에서와 같이) 수은 다공성 측정법에 의해 결정된다.
구형도는 입자의 실제 돌출 면적으로 나눈 입자의 원의 등가 돌출 면적 (equivalent projection area of a circle, 줄여서 EQPC)으로서 본 발명의 맥락에서 정의된다. 구형도를 결정하는데 필요한 입자의 돌출 영역의 결정은, 5 μm 미만의 입자 크기를 갖는 입자의 경우, 바람직하게는 ISO 13322 1:2014에 따른 표준 테스트 방법에 의해, 및 5 μm 초과의 입자 크기를 갖는 입자의 경우, 바람직하게는 ISO 13322 02:2006에 따른 표준 테스트 방법에 의해 수행된다.
현대의 상업용 전자 현미경 또는 광학 현미경 시스템은 디지털 이미지 분석을 허용하므로 입자 형태를 편리하게 측정할 수 있다. 구형도 연구에는 디지털 이미지 분석이 선호된다. 디지털 이미지 분석은 바람직하게는, 예를 들어 Media Cybernetics의 Image-Pro Plus 소프트웨어와 같은 상업적 이미지 분석 소프트웨어에 의해 수행된다. 디지털 이미지 분석을 위한 샘플을 준비할 때 입자의 임의 방향이 보장되어야 한다. 적절한 경우, 얇은 섹션이 제조될 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은 구성 성분 (b)의 "추가" 내화물에 포함되지 않는다. 반대로, 구성 성분 (b)의 추가 내화물은 구성 성분 (a)의 내화물에 대해 설정된 모든 특징을 충족하지 않는 내화물이다.
본 발명의 맥락에서 사용되는 구성 성분 (b)의 추가 내화물은, 바람직하게는 앞서 이미 언급한 바와 같이 종래 기술로부터 공지된 관례적인 내화물이다. 사용되는 구성 성분 (b)의 특히 바람직한 추가 내화물은, 알루미늄 규산염, 층상규산염, 감람석, 활석, 운모, 흑연, 코크스, 장석, 카올린, 하소된 카올린, 메타 카올리나이트, 산화철 및 크로마이트로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 물질이다.
구성 성분 (b)의 추가 내화물의 관례적인 형상 및 크기와 관련하여, 종래 기술로부터 공지된 관례적인 내화물에 대한 상기 논의를 마찬가지로 참조할 수 있으며, 이는 여기에 대응하게 적용될 수 있다.
통상적인 원심 주조 몰드 및 스프레이 도포를 통해 내화 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 생성하는 스프레이 기술은, 본 발명의 과제에서 사용될 수 있는 바와 같이, 당업자에게 알려져 있다. 바람직하게는, 본 발명의 내화 코팅 조성물은 단일 유체 압력 노즐을 통해 원심 주조 몰드의 내벽에 압력 하에 스프레이 및/또는 원심 주조 몰드의 내벽에 분무(atomized)된다. 노즐 구조에 따라, 노즐 출구에서 제트 또는 미세한 액체 시트가 생성된다. 물방울 형성은 노즐 출구에서 일정 거리에서 시작된다. 일반적인 노즐은 난류, 플랫 제트, 충격 및 중공 원형 압력 노즐이다. 전형적인 노즐의 개구는 원형 또는 타원형 형태를 가질 수 있다. 원형 개구의 경우, 노즐의 직경은 바람직하게는 4mm 를 초과하지 않는다. 타원형 노즐의 경우, 개구의 최소 치수는 바람직하게는 3.5mm를 초과하지 않는다.
본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물은 비교적 고농축 형태 (농축물로서)로 존재할 수 있으며; 이러한 종류의 코팅 조성물 (농축물)은 특정 경우에 바람직하게 희석되어 관례적인 장치를 사용하여 스프레이 도포를 가능하게 하거나 용이하게 한다. 그러나 직접 도포(희석 없이 직접 사용)도 가능하다(스프레이 도포 장치의 선택에 따라 다름).
본 발명에서는 코팅 조성물의 총 중량을 기준으로 고체 분율이 69 중량% 초과에서 최대 80 중량%, 바람직하게는 최대 75 중량%의 범위인 내화 코팅 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 75 중량%보다 더 높은 고체 분율, 바람직하게는 80 중량%의 고체 분율을 갖는 코팅 조성물이 본 발명에서 사용될 수 있으나, 일반적으로 사용 전에 희석되어 사용중인 케이스의 요구사항에 유변학적 특성을 적용해야 한다. 75 중량% 미만의 고체 분율에서도, 희석이 유리할 수 있다. 어떤 경우에는, 중간 희석 없이, 직접 사용하는 것이 선호된다. 이 경우, 사용 시나리오에서 원하는 유변학적 특성과 필요한 고체 함량 -예를 들어, 69 중량% 초과 내지 73 중량% 범위의 고체 분율을 이미 보유한 코팅 조성물을 준비하는 것이 유리하다.
본 발명에서 상기 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 0.6 중량% 미만의 점화 손실, 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 미만의 점화 손실을 가지는 내화 코팅 조성물의 용도가 바람직하다. 정의와 관련하여, 본 발명의 맥락에서 낮은 점화 손실에 대한 결정 및 필요성, 여기에 대응하게 적용 가능한 점화 손실에 대한 상기 논의를 참조할 수 있다.
따라서, 코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로, 낮은 점화 손실을 실현하는 방법 중 하나는, 바람직하게는 본 발명의 코팅 조성물 자체에 존재하는 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물이 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로, 적어도 0.6 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 미만의 점화 손실을 갖는 것이다. 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 점화 손실이 낮은 것은 특히 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물이 본 발명에서 분산액으로 존재하는 수성상을 소량만 흡수하거나, 전혀 흡수하지 않았기 때문이다. 수성상을 흡수하는 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 부재하거나 약하게 뚜렷한 경향은 입자상 비정질 산화물의 기공에, 예를 들어, 본 발명의 코팅 조성물의 제거 및/또는 건조 후 수성상이 소량만 남거나 전혀 남지 않도록 한다. 반대로, 입자상 비정질 산화물의 우수한 건조 특성은 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 낮은 점화 손실로 이어지며, 따라서 고체 분율의 전체 질량의 점화 손실에 긍정적인 영향을 미친다.
본 발명에 사용될 수 있는 내화 코팅 조성물이 바람직하며, 여기서 코팅 조성물은 코팅 조성물은 (i) 산화 지르코늄, (ii) 탄소 및/또는 (iii) 루이스 산을, 바람직하게는 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 제조로부터 2차 구성 성분으로서 포함한다.
본 발명의 맥락에서 용어 "2차 구성 성분(secondary constituent)"은 내화 코팅 조성물이 이러한 2차 구성 성분을 소량으로만 포함함을 의미하며, 예를 들어, 입자상 비정질 산화물에 대한 선행 제조 및/또는 공정 작업으로부터의 불순물 또는 접착제로서 유래될 수 있다. 언급된 2차 구성 성분은 각 경우에 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로, 바람직하게는 15 중량% (또는 질량 분율)을 넘지 않는 양으로, 보다 바람직하게는 10 중량%를 넘지 않는 양으로, 가장 바람직하게는 5 중량%를 넘지 않는 양으로 존재한다.
산화 지르코늄 (지르코니아, 이산화 지르코늄 또는 산화 지르코늄 (IV)로도 확인됨)은 지르코늄 원소의 산화물을 나타낸다. 다른 금속 산화물의 작은 분율을 포함할 수 있다.
본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물은 하나 또는 그 이상의 루이스산 및/또는 이들의 혼합물일 수 있다. 본 발명의 맥락에서 "루이스 산(Lewis acid)"은 G.N. 루이스가 제안한 개념에 따른 산으로, 산은 전자쌍 수용체, 즉 불완전한 희귀한 가스 배열을 가진 분자 또는 이온이며, 루이스 염기에 의해 제공되는 전자쌍과 이 전자상과 함께 루이스 부가물(Lewis adduct)이라고 불리는 것을 형성한다. 루이스 산은 친전자성이고, 루이스 염기는 친핵성이다. 따라서, 전형적인 사상에 따르면 산이 아닌 분자와 이온도 (루이스) 산으로 해석될 수 있다.
본 발명의 목적과 관련된 볼 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물의 이러한 특성은 앞서 언급한 물질/그룹 (i) 내지 (iii)이 존재할 때와 존재하지 않을 때가 크게 다르지 않다. 따라서, 본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물을 제조하기 위해, 고순도 출발 물질을 사용할 필요가 없다; 대신 표준 상업적 출발 물질을 사용하는 것이 가능하다(전형적인 2차 구성 성분 또는 불순물 포함; 참조. (i), (ii) 및 (iii)).
마찬가지로, 본 발명에 사용될 수 있는 내화 코팅 조성물이 바람직하고, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은 각 경우에 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 90 중량% 이상의 분율, 바람직하게는 95 중량% 이상의 이산화 규소의 분율을 포함한다.
구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물이 이러한 높은 분율의 이산화 규소를 포함한다는 사실로부터 발생하는 이점과 관련하여, 입자상 비정질 산화물에 대한 상기 논의를 참조할 수 있으며, 이는 이에 대응하여 여기서 적용할 수 있다.
또한, 본 발명 또는 바람직하게는, 본 발명에서 사용될 수 있는 내화 코팅 조성물이 바람직하고, 여기서 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물 입자의 90 중량% 이상이 2차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.95초과의 구형도를 가지고,
및/또는
구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은 레이저 회절에 의해 결정된 3μm 미만, 바람직하게는 2μm 미만, 더욱 바람직하게는 1 μm 미만의 질량 기반 D95를 가진다.
구형도 및 질량 기반 D95의 정의 및 결정과 관련하여, 구형도 및 질량 기반 D95에 대한 위의 논의를 참조할 수 있으며, 이는 이에 따라 여기에 적용된다.
본 발명의 맥락에서, 두 특성 모두 내화성 코팅 조성물의 유변학적 거동 (또는 유동 거동)에 긍정적인 영향을 미치고 따라서 높은 고체 분율과 함께 본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물의 스프레이성에 결정적으로 기여하기 때문에, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물 (즉, 높은 구형도를 가짐) 및/또는 특히 작은 입자상 비정질 산화물 (즉, 낮은 질량 기반 D95를 가짐)의 특히 둥근 입자를 사용하는 것이 바람직하다. 따라서 마이크로 실리카를 사용하는 것이 특히 바람직하다.
마찬가지로 바람직한 것은, 본 발명에서 또는 바람직하게는 본 발명에서 사용될 수 있는 내화 코팅 조성물이고, 상기 구성 성분 (a)의 입자살 비정질 산화물은
- 이산화 규소 용융물을 스프레이하여 제조할 수 있는 이산화 규소 입자, 및
- 마이크로 실리카로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 구성 성분을 포함하되,
각 경우에 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로, 바람직하게는 이들 구성 성분의 하나 또는 모든 구성 성분의 총 분율이 85 중량% 이상, 보다 바람직하게는 90 중량% 이상, 매우 바람직하게는 95 중량% 이상으로 포함한다.
따라서, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물을 제조하기 위해 본 발명의 맥락에서 그 자체로 알려져 있고, 바람직한 한가지 옵션은, 따라서, 이산화 규소 용융물을 스프레이하는 것이다. 이산화 규소 용융물을 스프레이하여 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물을 생산하는 것은 동시에 높은 구형도를 갖는 작은 (이산화 규소)입자 (즉, 질량 기반 D95가 낮은 입자상 비정질 산화물)에 대한 접근을 제공하는 이점이 있다. 이러한 종류의 제조 공정에서, 분쇄 작업은 생성된 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물 입자의 높은 구형도에 악영향을 미칠 수 있기 때문에, (다른 바람직한 제조 공정에서도 마찬가지로) 분쇄 작업 (스프레이의 다운 스트림)의 실행을 의도적으로 포기하는 것이 바람직하다.
이미 위에서 언급한 바와 같이, 마이크로 실리카 (CAS 번호: 69012 64 2)는 그 자체로 공지되어 있고, 본 발명의 맥락에서 특히 바람직한 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 추가 유형이다. 마이크로 실리카는 일반적으로 코크스 또는 무연탄으로 규사(silica sand)를 환원시켜 전기 아크로(electric arc furnace)에서 실리콘 및 페로 실리콘(ferrosilicon)을 산업적으로 제조할 때 부산물로 형성되며, 먼저 일산화 규소 가스가 형성되며, 이후 이산화 규소로 추가 산화된다. 후속 냉각에서 형성된 이산화 규소는 응축되어 입자상, 비정질 실리카를 형성한다.
마이크로 실리카는 전자 현미경 연구에 의해 확인된 바와 같이, 바람직하게는 거의 완벽한 비정질 이산화 규소 구체로 구성된다. 본 발명의 맥락에서 바람직한 구성 성분 (a)의 다른 입자상 비정질 산화물과는 대조적으로, 더욱이, 마이크로 실리카의 입자는 일반적으로 함께 소결되지 않고, 대신 완전히 분산 가능한 응집체를 형성하는 분리된 구체의 형태로 존재한다. 상기 언급된 특성의 결과로, 마이크로 실리카는 특히 본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물의 유변학적 특성에 긍정적인 영향을 미칠 수 있으며, 이에 따라 더욱 구체적으로 코팅 조성물이, 69 중량% 이상의 높은 고체 분율에도 불구하고 스프레이 가능한 상태로 유지되고 및/또는 원심 주조 몰드의 내벽에 스프레이 도포에 의해 도포될 수 있다.
구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물로서 마이크로 실리카를 사용하는 것과 관련된 긍정적인 특성 때문에, 본 발명의 바람직한 구체예는,
코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 69 중량% 초과의 고체 분율을 가지고,
및
코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로 0.6 중량% 미만의 점화 손실을 가지며,
상기 코팅 조성물은 수성상의 내화물 분산액이고, 상기 내화물은 적어도
(a) 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물로서의 마이크로 실리카,
및
(b) 하나 또는 그 이상의 추가 내화물을 포함하고,
여기서 상기 내화물의 총 질량의 98 중량% 이상이 0.75mm의 메쉬 크기를 갖는 체를 통과할 수 있는,
스프레이 도포의 수단에 의해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 내화 코팅 조성물의 용도에 관한 것이다.
구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물로서 마이크로 실리카를 사용하는 경우, 상기 언급한 내용은 일반적으로 이에 대응하여 유효하다.
마찬가지로, 본 발명 또는 바람직하게는 본 발명에서 사용될 수 있는 내화 코팅 조성물이 바람직하고, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은 각 경우에 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로, 85 중량% 이상의 마이크로 실리카의 분율, 바람직하게는 90 중량% 이상의 분율, 보다 바람직하게는 95 중량% 이상의 분율을 포함하고,
여기서 바람직하게는
- 마이크로 실리카는 지르코늄 함유 마이크로 실리카, 바람직하게는 전기 아크 공정에서 산화 지르코늄을 제조할 때 2차 생성물로 수득되는 지르코늄 함유 마이크로 실리카이고,
및/또는
- 분산액의 총 질량을 기준으로, 10 중량%의 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물 농도를 가지는 증류수 내의 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 분산액은, 7 미만, 바람직하게는 6.5 미만의 pH를 가지며,
및/또는
-마이크로 실리카의 1차 입자의 중량 평균 크기는 100 nm 내지 150 nm의 범위이다.
본 발명의 맥락에서 특히 바람직한 것은 전기 아크 공정에서 산화 지르코늄을 제조할 때 2차 생성물로 수득된 종류의 마이크로 실리카를 사용하는 것이다. 특히 바람직한 마이크로 실리카 제조 방식에 대응하는 내화 코팅 조성물이 바람직하게는 이산화 지르코늄을 2차 구성 성분으로 포함하는 것을 보장한다.
몰드 코팅을 위해 본 발명에서 사용하기 위한 내화 코팅 조성물은 일반적으로 캐리어 액체, 예를 들어 수성 (즉, 물이 함유된) 캐리어 액체에 미세 입자, 내화성 내지 고 내화성 무기 물질 (내화물)의 분산액이다. 이러한 분산액은 바람직하게는 분산액의 총 질량을 기준으로, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 분율이 10 중량%인 분산액을 형성하도록 증류수에 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물을 분산시켜 제조할 수 있다.
본 발명의 목적을 위해, 내화 코팅 조성물의 pH는 각 경우에 분산액으로부터, 바람직하게는 표준 테스트 방법 DIN 19260:2012 10에 따라 결정된다.
본 발명의 맥락에서 용어 "1차 입자 (primary particles)"는 적합한 물리적 방법 (예를 들어, 광학 현미경 또는 전자 현미경)에 의해 개별적으로 인지할 수 있는 개별 마이크로 실리카 입자를 지칭한다. 따라서, 1차 입자는 응집체 (agglomerates, 예를 들어, Van der Waals 힘에 의해 서로 느슨하게 결합된 1차 입자 더미) 또는 집합체 (aggregates, 예를 들어, 화학 결합을 통해 연결된 1차 입자의 융합 또는 소결 조립(sintered-together assembly))와 명확하게 구별되어야 한다. 예를 들어, 흄드 실리카 및 침전 실리카와 같은 다른 비정질 산화물과 달리, 마이크로 실리카의 1차 입자는 주로 집합체 형태가 아니라 완전히 분산 가능한 응집체를 형성하는 분리된 구체로 존재한다.
마이크로 실리카의 1차 입자의 중량 평균 크기는, 바람직하게는 광학 현미경 또는 전자 현미경 이미지의 기록 및 분석에 의해 결정된다 (참고. 또한 상기 논의된 집합체 (입자상 비정질 산화물 입자의 구형도 측정에 관한 우위). 현대의 상업용 전자 현미경 또는 광학 현미경 시스템은 디지털 이미지 분석이 가능하므로 1차 마이크로 실리카 입자의 중량 평균 크기를 편리하게 결정할 수 있다. 디지털 이미지 분석은 1차 마이크로 실리카 입자의 중량 평균 크기에 대한 연구에 선호된다. 디지털 이미지 분석은 바람직하게는 예를 들어, Media Cybernetics의 Image-Pro Plus 소프트웨어와 같은 상업적 이미지 분석 소프트웨어에 의해 수행된다. 디지털 이미지 분석을 위한 샘플을 준비할 때, 입자의 임의 방향이 보장되어야 한다. 적절한 경우, 얇은 섹션이 제조될 수 있다.
1차 마이크로 실리카 입자가 응집체 및/또는 집합체 및/또는 더미, 그렇지 않으면 복수의 입자의 형태를 취하는 경우, 바람직하게는 1차 입자의 중량 평균 크기를 결정하기 전에 통상적인 방식 (예를 들어, 초음파 처리)으로 부드럽게, 기계적으로 또는 유사한 방식으로 분리되어, 가능한 한 결과의 왜곡을 배제한다.
각 경우에 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로, 구성 성분 (a)의 전술한 바람직한 입자상 비정질 산화물 중 하나 또는 모두의 총 분율이 85 중량% 이상, 바람직하게는 90 중량% 이상, 더욱 바람직하게는 95 중량% 이상의 사용과 관련된 유리한 효과에 관하여, 높은 분율의 이산화 규소의 유리한 효과에 관한 상기 논의를 참조할 수 있으며, 이는 이에 대응하여 여기에, 필요한 부분만 약간 수정하여(mutatis mutandis) 적용 가능하다.
추가적인 바람직한 구체예는, 본 발명에서 또는 바람직하게는 본 발명에서 사용될 수 있는 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 입자가 포졸란(pozzolanic) 활성을 갖는 내화성 코팅 조성물이다. 이것은 이러한 입자가 물의 존재 하에서 수산화 칼슘과 반응을 할 수 있음을 의미한다. 이 포졸란 활성은 주조 파이프의 내화 코팅 접착력에 긍정적인 영향을 미친다.
사용되는 포졸란 활성을 갖는 구성 성분 (a)의 바람직한 입자상 비정질 산화물은 마이크로 실리카이며, 이는 작은 입자 크기 및 비정질 특성으로 인해 높은 포졸란 활성을 갖는다.
본 발명 또는 바람직하게는 본 발명에 사용될 수 있는 내화 코팅 조성물이 더욱 바람직하고,
상기 내화 코팅 조성물은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 25 중량% 범위, 바람직하게는 4 내지 20 중량 % 범위의 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물을 포함하고,
및/또는
구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총 분율은, 코팅 조성물 내 내화물의 총량을 기준으로, 50 중량% 미만, 바람직하게는 25 중량% 미만이다.
본 발명과 관련된 유리한 특성은 본 발명에서 사용하기 위한 내화성 코팅 조성물에서 상기 (낮은) 입자상 비정질 산화물의 총량으로도 달성된다 (참조. 후술하는 본 발명의 실시예).
마찬가지로, 본 발명 또는 바람직하게는 본 발명에서 사용될 수 있는 내화 코팅 조성물은,
하나 또는 그 이상의 표면 활성 물질(습윤제), 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 거품 형성제, 바람직하게는 음이온성, 양이온성 및 비이온성 거품 형성제로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 거품 형성제,
보다 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 음이온성 및/또는 하나 또는 그 이상의 양이온성 거품 형성제를 포함하고,
바람직한 음이온성 및 양이온성 거품 형성제의 총 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 0.5 중량% 미만이고,
더욱 바람직하게는 음이온성, 양이온성 및 비이온성 거품 형성제로 구성된 군으로부터 선택된 거품 형성제의 총 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 0.5 중량% 미만이며,
매우 바람직하게는 거품 형성제의 총 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 0.5 중량% 미만을 포함한다.
표면 활성 물질, 바람직하게는 거품 형성제가 원심 주조 몰드의 내벽의 더 나은 습윤을 달성하기 위해 유리하게 사용된다. 당업자는 이온성 및 비이온성 표면 활성 물질을 알고 있다. 사용되는 이온성 표면 활성 물질의 예는 디옥틸 설포숙시네이트이고, 사용되는 비이온성 표면 활성 물질의 예는 알키네디올(alkynediols) 또는 에톡실화 알키네디올이며, 이는 또한 본 발명의 맥락에서도 적합하다.
본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물에서 이러한 표면 활성 물질의 용도는 이러한 물질이 수성상의 표면 장력을 감소시키기 때문에 특히 유리하며, 따라서 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅의 표면 구조가 생성될 뿐만 아니라, 제조될 주조 파이프의 당기는 거동에도 긍정적인 영향을 미칠 수 있다.
마찬가지로 본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물이 바람직하며,
결정질 이산화 규소의 분율은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 3 중량% 미만이고,
및/또는
규산 지르코늄 (또한 규산 지르코늄 또는 지르콘이라도고 함) 및 산화 지르코늄의 총 분율은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 7 중량% 미만이며,
및/또는
α-알루미나의 분율은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 5 중량% 미만이고,
및/또는
모스(Mohs) 경도가 7 초과인 내화물의 분율은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 5 중량% 미만이며,
및/또는
규조토의 분율은, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 10 중량% 미만이다.
상기에서 이미 설명했듯이, 내화 코팅 조성물 내 경질 내화물의 과도한 비율은, 코팅 조성물 내 경질 내화물의 높은 비율이 원심 주조 몰드에서 주조 파이프를 추출하는 동안 내부 몰드 벽에 심한 마모를 일으키기 때문에, 사용된 원심 주조 몰드의 마모를 가속화한다. 따라서, 본 발명의 맥락에서 경질, 연마 내화물의 분율이 그 양으로 제한되는 코팅 조성물을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 코팅 소정물 내 경질, 연마 내화물의 분율을 제한하는 것은, 결과적으로, 원심 주조 몰드를 보존하는 역할을 하며, 동시에 원심 주조 몰드의 유효 수명을 연장한다.
규조토 (Diatomaceous earth, 규조토 (diatomite) 또는 규조토 (kieselguhr)라고도 함)는 주로 화석 규조류 (규조류(siliceous algae))의 껍질로 구성되고, 종래 기술에서 알려진 관례적인 내화물을 구성하는 분말 형태의 약간 흰 물질이다. 본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물에서 규조토의 분율은 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 10 중량% 미만으로, 규조토의 사용은 몇 가지 단점과 관련이 있기 때문에 낮다. 예를 들어, 규조토의 사용은, (소성된) 규조토의 먼지는 규조증을 일으키는 결정질 석영 먼지중 하나이기 때문에 건강의 관점에서 문제가 된다. 더욱이, 규조토의 사용은 규조토가 본 발명의 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물과 비교하여 더 낮은 구형도를 갖기 때문에, 코팅 조성물의 점도를 불리하게 증가시킨다. 더욱이, 약 85%의 기공도 대문에, 규조토는 높은 흡수성을 갖고, 따라서 규조토가 사용될 때 코팅 조성물에 대해 본 발명에서 요구되는 낮은 점화 손실에 악영향을 미친다.
또한, 본 발명에 사용하기 위한 바람직한 내화 코팅 조성물은, 바람직하게는 포스페이트, 물유리, 실리카 졸 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 무기 바인더를 포함하고,
물유리는 바람직하게는 알칼리 금속 물유리로 구성된 군으로부터 선택되며,
및/또는
인산염은 바람직하게는 오르토인산염, 폴리인산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터, 더욱 바람직하게는 오르토인산염, 메타인산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터, 매우 바람직하게는 알루미늄인산염, 폴리인산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터, 가장 바람직하게는 알루미늄인산염, 메타인산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되고,
및/또는
인산염의 중량 평균 분자량 MW는 바람직하게는 300 g/mol 초과, 더욱 바람직하게는 600 g/mol 초과이다.
내화 코팅 바인더 (바인더)의 주된 목적은 코팅 조성물에 존재하는 내화물을 원심 주조 몰드의 내벽에 고정하는것이다. 바인더는 유기물일 뿐만 아니라 무기물일 수 있다. 본 발명은 무기 결합제를 사용하는 것을 선호하며, 이는 내화 코팅 조성물에 대해 가능한 한 낮은 점화 손실을 실현한다.
실리카 졸은 거의 구형의 수용액으로, 이산화 규소 함량은 일반적으로 실리카 졸의 총 질량을 기준으로 30 내지 60 중량%인 폴리실리식 산(polysilicic acid)의 콜로이드 용해 분자이다. 실리카졸은 알칼리 금속 실리케이트 수용액 (물유리)을 이온 교환기로 처리하고 물과 알칼리 반응을 일으키는 물질을 사용하여 후속 안정화를 수행하여 제조할 수 있다.
알칼리 금속 물유리는 용융물에서 응고되는 유리와 같은 (즉, 무정형) 수용성 나트륨, 칼륨 및 리튬 실리케이트를 의미하며, 또한 이들의 혼합물 및 해당 수용액을 의미한다. 용어 "물유리 (waterglass)"는 비정질, 수용성 나트륨, 칼륨 및/또는 리튬 실리케이트 및/또는 이들의 수용액 및/또는 전술한 실리케이트 및/또는 이들의 용액의 혼합물을 나타내며, 각각의 경우에 1.6 내지 4.0 범위, 바람직하게는 1.8 내지 2.5 범위의 SiO2 대 M2O의 몰 모듈러스 (몰비)를 가지며, 여기서 M2O는 리튬, 나트륨 및 칼륨 산화물의 총량을 나타낸다.
본 발명의 맥락에서 오르토인산염은 인산의 수소 이온이 금속 이온 또는 유기 라디칼에 의해 완전히 또는 부분적으로 대체된 인산의 염 및 에스테르이다. 따라서, 본 발명의 맥락에서 폴리인산염은, 대응하게, 폴리 인산의 염 및 에스테르이며, 이는 일반적으로 물의 분자간 제거 (응축)에 의해 2개 또는 그 이상의 인산 수소로부터 형성되어 P-O-P 브릿지를 형성한다. 폴리인산염은 직쇄 또는 분지형 또는 고리형일 수 있다. 일반적으로, 본 발명의 맥락에서와 같이, 주기적으로 축합된 폴리인산염은 메타인산염 또는 사이클로 폴리인산염으로 지칭된다. 본 발명의 내화 코팅 조성물에서 메타인산염 (사이클로 폴리인산염)을 사용하는 것이 바람직하다. 본 발명의 맥락에서 알루미늄인산염은, 예를 들어 알루미늄 오르토인산염, 알루미늄 메타인산염, 알루미늄 이수소인산염 및 알루미늄 폴리인산염과 같은 알루미늄 함유 인산염 화합물이다.
마찬가지로, 본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물은, 하나 또는 그 이상의 유변학적 첨가제(rheological additives), 바람직하게는 증점제, 보다 바람직하게는, 다당류, 단백질 및 셀룰로오스 에테르로 구성된 군으로부터 바람직하게 선택되는 유기 증점제, 또는 벤토나이트, 스멕타이트, 애터펄자이트(attapulgite) 및 몬모릴로나이트와 같은 점토 광물로 구성된 군으로부터 바람직하게 선택되는 무기 증점제를 포함한다.
예를 들어 증점제와 같은 유변학적 첨가제는 가공을 위해 사용되어 내화 코팅 조성물의 유동성을 설정한다. 증점제는 본질적으로 유기 또는 무기일 수 있으며, 본 발명에서는 유기 증점제가 바람직하다.
바람직하게는, 벤토나이트 또는 스멕타이트 또는 애터펄자이트 또는 몬모릴로나이트의 분율, 보다 바람직하게는 벤토나이트, 스멕타이트, 애터펄자이트 및 몬모릴로나이트와 같은 점토 광물의 총 분율, 매우 바람직하게는 무기 증점제의 총 분율, 특히 바람직하게는 유변학적 첨가제의 총 분율은,
본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로, 6 중량% 미만, 바람직하게는 3 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 1.5 중량% 미만이고,
및/또는
본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로 0.5 중량% 미만, 바람직하게는 0.4 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 미만의 점화 손실을 갖도록 선택된다.
벤토나이트, 스멕타이트, 애터펄자이트 및 몬모릴로나이트와 같은 점토 광물의 점화 손실이 상대적으로 높기 때문에, 이 손실은 특정 경우에 (사용되는 각 점토 광물 자체의 질량을 기준으로)약 10 중량% 영역에 있을 가능성이 있으며, 물리적 특성에 따라 (및 코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량의 점화 손실에 악영향을 미침), 전술한 낮은 분율의 상응하는 점토 광물을 갖는 코팅 조성물이 바람직하다.
추가로 바람직한 것은 본 발명의 내화 코팅 조성물 또는 본 발명의 바람직한 내화 코팅 조성물은, 하나 또는 그 이상의 살 생물제, 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 살균제를 포함한다.
살 생물제의 사용은 본 발명의 맥락에서 해충에 의한 내화 코팅 조성물의 침입 방지의 의도가 있다. 살균제의 사용은 특히 코팅 조성물이 박테리아로 감염되는 것을 방지하는데 도움이 된다. 본 발명의 맥락에서 또한 적합한 살 생물제의 예는, 포름알데히드, 2-메틸-4-이소티아졸린-3-온(2-methyl-4-isothiazolin-3-one, MIT), 5-클로로-2-메틸-4-이소티아졸린-3-온 (5-chloro-2-methyl-4-isothiazolin-3-one, CIT) 및 1,2-벤즈이소티아졸린-3-온(1,2-benzisothiazolin-3-one, BIT)이다. 살 생물제, 바람직하게는 언급된 개별 살 생물제는 각 경우에 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 관례상(customarily), 총 10 내지 1000ppm의 양으로, 바람직하게는 20 내지 500 ppm의 양으로 사용된다.
본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물이 더욱 바람직하며, 여기서 코팅 조성물은 수성상에서 1013 hPa에서 100℃미만의 비등점을 갖는 알코올, 및 바람직하게는 수성상에서 에탄올을 포함하는 것을 포함한다.
수성상에서 알코올의 분율은 내화 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 바람직하게는 5 중량% 미만, 보다 바람직하게는 3 중량% 미만, 매우 바람직하게는 2 내지 3 중량 %이다. 수성상에서 1013 hPa에서 100℃미만의 비등점을 갖는 알코올을 사용하면 코팅 조성물의 건조 속도가 증가한다. 캐리어 액체로서 알코올의 사용과 관련하여, 캐리어 액체에 관한 상기 논의를 마찬가지로 참조할 수 있으며, 이는 이에 대응하여 여기에 적용 가능하다.
마찬가지로 본 발명 또는 바람직하게는 본 발명에서 사용될 수 있는 내화 코팅 조성물이 바람직하고, 및 상기 구성 성분 (b)의 하나 또는 그 이상의 추가 내화물은
- 2차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.9 초과의 구형도를 갖는 중공 입자, 바람직하게는 (i) 결정질 분율을 갖는 중공 입자 및 또한 바람직하게는 (ii) 이산화 규소 또는 규산염을 포함하는 중공 입자,
여기서 상기 중공 입자의 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 0.1 내지 10 중량% 범위, 바람직하게는 0.5 내지 6 중량% 범위이고,
- 2 차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.9 초과의 구형도를 갖는 세라믹 입자, 바람직하게는 (i) 결정질 분율을 갖는 세라믹 입자 및/또는 (ii) 바람직하게는 산화 알루미늄, 이산화 규소, 산화 지르코늄 및 산화 칼슘으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 산화물을 포함하는 세라믹 입자,
보다 바람직하게는 고체 입자 및/또는 중공 구체, 매우 바람직하게는 세노스피어(cenosphere)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 구성 성분을 포함한다.
본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물의 바람직한 일 구체예에서, 구성 성분 (b)에 바람직하게 존재하는 중공 입자 및/또는 세라믹 입자, 바람직하게는 세라믹 중공 입자는 포함되지 않으며, 정의에 의해, 상기 정의된 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물 중에서, 따라서 그러한 포함에 필요한 모든 속성을 가지지 않는다. 바람직하게는 중공 입자 및//또는 세라믹 입자에 존재하는 (및 원자의 적어도 부분적인 장거리 질서를 의미하는) 결정질 분획은 x-선 회절 연구를 통해 검출할 수 있다.
구형도의 정의 및 결정과 관련하여 위에서 설명한 구형도에 대한 논의를 참조할 수 있다.
0.9 초과의 큰 구형도를 갖는 중공입자는 내부에 입자 부피의 15% 이상, 바람직하게는 40% 이상, 더욱 바람직하게는 70% 이상을 차지하는 캐비티가 있는 구형 또는 거의 구형인 입자를 의미한다. 이 캐비티는 속이 빈 구체의 경우와 같이 무기 재료의 껍질로 완전히 둘러싸이거나, 불완전하게 둘러싸일 수 있다.
중공 구체 또는 세라믹 중공 구체는, 본 발명의 맥락에서 중공 입자 및 세라믹 입자의 바람직한 구체예를 구성한다.
세노스피어 (cenospheres, CAS 번호.: 93924-19-7)는 발전소에서 석탄 연소 중 비산재의 일부로 형성되고, 및 연도 가스 스트림(flue gas stream)에서 퇴적되는, 바람직한 중공 구체이다. 세노스피어의 특성은 다음과 같다:
- 10 내지 150 ㎛ 범위의 외경,
- 중공 구체 전체 부피의 70% 이상을 차지하는 캐비티;
- 1200℃ 내지 1450℃의 연화점(softening point),
- 5 내지 6의 모스 경도, 및
- 25 MPa 이상의 압축 강도.
세라믹 입자의 또 다른 바람직한 구체예를 나타내는 고체 세라믹 입자는 중공 세라믹 입자 특히 중공 구체와는 본질적으로, 고체 입자가 약간의 캐비티를 갖거나, 전혀 가지지 않으므로 중공 구체와 비교하여 고체 입자가 실질적으로 더 조밀한 모양을 제공한다는 점에서 다르다.
또한 본 발명에 따른 내화 코팅 조성물은
코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 69 중량% 초과의 고체 분율을 가지고,
및
코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로 0.6 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 미만의 점화 손실을 가지며,
상기 코팅 조성물은 수성상에서 내화물 분산액이고, 상기 내화물은 적어도
(a) - 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물,
여기서, 상기 입자상 비정질 산화물은 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 85 중량% 이상의 이산화 규소의 분율, 바람직하게는 마이크로 실리카의 분율을 포함하고,
상기 입자상 비정질 산화물은 레이저 회절에 의해 결정된 5μm 미만, 바람직하게는 3μm 미만, 더욱 바람직하게는 2μm 미만, 매우 바람직하게는 1μm 미만의 질량 기반 D95를 가지며,
상기 입자상 비정질 산화물은 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 50% 미만, 바람직하게는 25% 미만, 더욱 바람직하게는 10% 미만의 기공도를 가지고,
상기 입자상 비정질 산화물의 입자의 90중량% 이상은 2차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.9초과, 바람직하게는 0.95 초과의 구형도를 가지며,
또는/ 및/또는
-코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물로서의 마이크로 실리카,
및
(b) 하나 또는 그 이상의 추가 내화물을 포함하고,
상기 코팅 조성물은:
- 하나 또는 그 이상의 표면 활성 물질,
- 무기 바인더, 및
- 하나 또는 그 이상의 유변학적 첨가제를 포함하여 사용되는 용도가 바람직하다.
사용되는 표면 활성 물질은 바람직하게는 상기 언급된 표면 활성 물질이다. 사용되는 무기 바인더는 바람직하게는 상기 언급된 무기 바인더를 포함한다. 사용되는 유변학적 첨가제는 바람직하게는 상기 언급된 유변학적 첨가제이다.
본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물은 바람직하게는 구성 성분의 추가 또는 제거 없이, 원심 주조 몰드에 직접 적용하도록 의도되고 구성된다. 대안적으로, 본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물은 농축물의 형태를 취할 수 있으며, 원심 주조 몰드에 도포되기 전에 보다 특히 물 또는 유기 캐리어 액체의 첨가에 의해 선택적으로 희석된다. 농축액의 직접 사용 (희석 없이) 도 마찬가지로 가능하나, 특정한 경우에 합리적이다. 이것은 달리 표시되거나 명시되지 않는 한 본 발명의 모든 구체예에 적용된다.
본 발명의 추가 목적은 스프레이 도포에 의해 (예를 들어, 환기 되지 않는) 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위해, 바람직한 것으로 언급된 구체예를 포함하는 본 발명의 전술한 내화 코팅 조성물의 용도이다. 원심 주조 몰드의 내벽에 있는 내화 코팅은, 구조화된 표면을 갖는 금속 주조를 제조하기 위해, 특히 원심 주조 몰드의 내벽에 있는 음각 구조를 보완하는 양각 구조를 갖는 금속 주조를 제조하기 위해, 음각 구조를 갖는다.
적어도 내벽 영역에 스프레이 도포는 2회 또는 그 이상의 코팅으로 이루어지고, 제 2 또는 적어도 하나의 추가 코팅의 도포는 이전에 도포되고, 바람직하게는 완전히 건조되지 않은 내화 코팅의 코팅 상에 일어나는 본 발명의 용도의 구체예가 바람직하다.
상기에서 이미 설명했듯이, 원하는 양의 코팅을 도포하기 위해, 본 발명에서/바람직하게는 본 발명에서 원심 주조 몰드의 내벽에 사용될 수 있는 내화 코팅 조성물의 두개 또는 그 이상의 코팅을 도포하는 것이 가능하며, 여기서 코팅 조성물은, 2회 또는 그 이상의 코팅의 도포에서, 바람직하게는 원심 주조 몰드의 내벽에 전진 및 후퇴 모두에 도포된다. 이중 코팅 또는 다중 코팅 스프레이 도포를 수행하면, 무엇보다도, 예를 들어 단열 효과 및 내화 코팅의 표면 구조화에 유리한 영향을 미칠 수 있도록 스프레이 도포를 통해 원심 주조 몰드의 내벽에 생성된 내화 코팅의 코팅 두께를 변경하는 것이 가능하다.
본 발명의 또 다른 주제는
원심 주조 공정에 사용하기 위해, 하기 단계를 포함하는 내벽에 내화 코팅이 제공된 원심 주조 몰드를 제조하는 방법이다:
-상기 및/또는 청구 범위에 개시된 바와 같이, 본 발명 및/또는 바람직하게는 본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물을 제공하거나 제조하는 단계,
-제공되거나 제조된 코팅 조성물의 하나 또는 그 이상의 코팅을 (예를 들어, 환기되지 않는), 바람직하게는 원심 주조 몰드가 회전 및/또는 가열된 상태에서, 여기서 바람직하게는 적어도 건조 후 생성된 내화 코팅은 구조화된 표면을 갖는 주조를 제조하기 위해, 또는 각각의 음각 구조에 상보적인 양각 구조를 갖는 주조를 제조하기 위해 음각 구조를 가지는 원심 주조 몰드의 내벽에 도포하는 단계.
본 발명의 방법의 제 1 단계에서 제공되거나 제조된 내화 코팅 조성물, 및 본 발명의 사용과 관련하여 사용된 내화 코팅 조성물은 바람직하게는:
- 일정량의 수성상 제공,
- 일정량의 내화물 (a) 및 내화물 (b) (본 발명의 용도 및 본 발명의 방법과 관련하여 상기 및 청구 범위에 개시된 바와 같이)의 제공,
- 제공된 내화물 (a), 내화물 (b) 및 수성상으로부터, 바람직하게는 교반하여, 분산액 제조, 여기에서 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 내화물 (a) 및/또는 하나 또는 그 이상의 내화물 (b)의 집합체 및/또는 응집체는 수성상과의 접촉 전, 동안 및/또는 후에 파괴되고, 바람직하게는 1차 입자로 분리됨,
- 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 추가 구성 성분 (예를 들어, 유변학적 첨가제, 무기 바인더, 살 생물제, 표면 활성 물질, 거품 조절제, 안료, 염료, 등)을 생성된 수성상의 양 및/또는 분산액에, 바람직하게는 교반하면서 첨가하고,
- 바람직하게는 일정량의 수성상 및/또는 알코올성 상을 제조된 분산액에, 더욱 바람직하게는 교반하면서 첨가하고,
제조되어 내화 코팅 조성물을 결과로서 생성한다.
본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물은, 예를 들어, 물이 적절한 양으로 도입 될 수 있고, 코팅 조성물을 제조하기 위한 추가 구성 성분은 각각 원하는 양으로 이 초기 충전물에 첨가될 수 있으며, 예를 들어, 톱니 바퀴 교반기 또는 용해 교반기와 같은, 고 전단 교반기와 같은 적합한 교반기를 사용하여 교반하여 제조된다. 필요한 경우, 구성 성분은 첨가 전 또는 첨가 중에 통상적인 방식으로 소화될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 적절한 경우, 하나 또는 그 이상의 유변학적 첨가제는 초기 물 충전물에 첨가하기 전 또는 후에 고 전단 교반기를 사용하여 개별적으로 또는 내화물과 함께 분해될 수 있다. 내화물이 추가된 유변학적 첨가제와 함께 분해되지 않는 경우, 개별적으로 분해되어 초기 물 충전물에 추가될 수도 있다. 이어서, 그 후에, 예를 들어, 코팅 조성물의 추가 구성 성분, 예를 들어, 임의의 무기 바인더, 임의의 하나 또는 그 이상의 살 생물제, 임의의 하나 또는 그 이상의 표면 활성 물질, 임의의 하나 또는 그 이상의 거품 조절제, 임의의 하나 또는 그 이상의 안료 및/또는 임의의 하나 또는 그 이상의 염료를 임의의 순서로, 바람직하게는 교반하면서, 바람직하게는 고 전단 교반기를 사용하여 초기 물 충전물 -적절한 경우, 유변학적 첨가제 및/또는 내화물을 포함함-에 첨가될 수 있다.
본 발명의 방법의 제 1 단계에서 제공되거나 제조된 코팅 조성물은 바람직하게는 스프레이 도포에 의해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위해 직접 사용되도록 의도된다. 대안적으로, 코팅 조성물은 또한 먼저 생성될 수 있으며, 통상적인 방식으로, 농축물로서, -예를 들어, 코팅 조성물의 본 발명 사용 직전까지- 나중에 의도된 용도 및/또는 미리 결정된 도포 기술에 적합한 농도(이 농도는 스프레이에 의한 도포에 적합한 점도를 가짐)로 희석되고-예를 들어, 물 또는 유기 캐리어 액체를 추가로 첨가함으로써-, 이어서, 상기 농도는 내화성 코팅을 제조하기 위해 원심 주조 몰드의 내벽에 직접 도포하기 위한 각각의 의도된 용도 및/또는 미리 결정된 도포 기술에 적합하다. 본 발명의 맥락에서, 본 발명에 사용되는 코팅 조성물과 관련하여 양 또는 비율이 명시되는 경우, 이러한 양 또는 비율은 별도로 명시하지 않는 한, 각 경우에 스프레이 도포에 의해 원심 주조 몰드의 내부 벽에 직접 도포하기 위한 코팅 조성물을 기준으로 한다. 일반적으로 원심 주조 몰드에서 의도한 코팅 절차 직전에 본 발명에 사용하기 위한 코팅 조성물의 개별 구성 성분을 서로 혼합할 필요가 없다; 대신에, 유리하게는 본 발명에서 사용하기 위한 코팅 조성물의 저장 안정성이 높기 때문에, 혼합이 훨씬 더 일찍 이루어질 수 있다.
제 1 단계에서 제공되거나 제조된 내화 코팅 조성물의 하나 또는 그 이상의 코팅을 원심 주조 몰드의 내벽에 도포하는 것과 관련하여 (스프레이 도포에 의해), 및 또한 도포된 코팅 조성물의 건조와 관련하여, 스프레이 도포에 의해 도포된 코팅 조성물의 도포 및 건조에 관한 상기 관찰을 참조할 수 있으며, 이는 이에 대응하여 여기에 적용될 수 있다.
본 발명의 또 다른 주제는:
-상기 및/또는 청구 범위에 개시된 바와 같이, 본 발명에 사용하기 위한 및/또는 바람직하게는 본 발명에 사용하기 위한 내화 코팅 조성물을 제공하거나 제조하는 단계,
-제공되거나 제조된 코팅 조성물의 하나 또는 그 이상의 코팅을 원심 주조 몰드(예를 들어, 환기되지 않는)의 내벽에 도포하여 내화 코팅을 제조하는 단계(이 시점까지 구현된 방법 단계는 원심 주조 공정에서 사용하기 위해 내벽에 내화 코팅이 제공된 원심 주조 몰드를 제조하기 위한 본 발명의 방법의 단계에 해당함),
- 내벽이 코팅된 회전 원심 주조 몰드에 주조 금속을 도입하는 단계,
- 회전 원심 주조 몰드에서 주조를 응고시키는 단계,
- 바람직하게는 내화 코팅 또는 내화 코팅의 일부와 함께 원심 주조 몰드로부터 주조를 추출하는 단계, 여기서 내화 코팅은 바람직하게는 원심 주조 몰드에 달라붙지 않고, 및/또는 기계적으로 제거되어야 하지만, 바람직하게는 90 중량% 정도, 더욱 바람직하게는 98 중량% 정도로 주조로 추출되는 것을 포함하고,
여기서 도포는 바람직하게는 회전 및/또는 가열된 원심 주조 몰드로 수행되고,
및
여기서 바람직하게는 적어도 건조 후 내화 코팅은 구조화된 표면을 갖는 주조를 제조하기 위해, 또는 각각의 음각 구조에 상보적인 양각 구조를 갖는 주조를 생산하기 위해 음각 구조를 가지고, 및 주조는 상응하는 구조화된 표면 또는 양각 구조를 가지는 원심 주조 공정에서 주조를 제조하는 방법이다.
당면한 케이스에서 선택한 원심 주조 몰드에 따라, 원하는 방식으로 내화 코팅의 추출은 본 발명에서 사용하기 위한 내화 코팅 조성물의 상응하는 선택을 통해 영향을 받거나 보장된다.
본 발명의 추가 주제는, 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅이 있고,
여기서 내화 코팅은 건조된 내화 코팅 조성물로 구성되며, (건조되지 않은) 코팅 조성물은 상기 및/또는 청구 범위에서 정의되고,
바람직하게는 내화 코팅은 1013 hPa 및 105℃, 바람직하게는 200℃의 온도에서 기화되지 않는 본 발명에 사용하기 위한 및/또는 바람직하게는 본 발명에서 사용하기 위한 코팅 조성물의 구성 성분 (상기에 개시된 바와 같음)으로 구성되며,
및/또는
바람직하게는 내화 코팅은 구조화된 표면을 갖는 주조를 제조하기 위해 음각 구조를 가지며,
및/또는
원심 주조 몰드 (내벽에 내화 코팅이 있음)는 상기 및/또는 청구 범위에 개시된 바와 같이, 원심 주조 몰드에 사용하기 위해 내벽에 내화 코팅이 제공된 원심 주조 몰드를 제조하기 위한 본 발명의 방법에 의해 제조될 수 있고,
및/또는
원심 주조 몰드 (내벽에 내화 코팅이 있음)는 본 발명의 용도, 및/또는 바람직하게는 상기 및/또는 청구 범위에 개시된 바와 같이, 스프레이 도포에 의해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 내화 코팅 조성물의 본 발명의 용도에 따라 제조될 수 있는 원심 주조 공정에 사용하기 위한 원심 주조 몰드이다.
실시예:
하기 명시된 실시예는 본 발명의 범위를 제한하지 않고 본 발명을 보다 상세히 설명하고 묘사하기 위한 것이다.
실시예 1: 스프레이 도포에 의해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 생성하기 위해, 본 발명에서 사용된 및 본 발명에서 사용되지 않은 내화 코팅 조성물의 제조
표 1에 명시된, 스프레이 도포에 의해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 생성하기 위해, 본 발명에서 사용된 내화 코팅 조성물 SZ1 내지 SZ, 및 또한 마찬가지로 표 1에 명시된 본 발명에서 사용되지 않은 내화 코팅 조성물 SS1은 각 경우에 명시된 성분을 혼합하여 기존 방식으로 제조되었다:
이를 위해, 필요한 양의 물을 적절한 통 (각 경우의 배치 사이즈는 약 5kg의 코팅 조성물)에 도입되었고, 증점제 (다당류, 스멕타이트) 및 내화물 (멀라이트, 마이크로 실리카, 비정질 석영 유리, 세노스피어)가 추가되고, 및 이러한 성분들은 3분동안 고 전단 용해 교반기를 사용하여 통상적인 방식으로 분해되었다. 그 다음, 무기 바인더 (인산염과 폴리인산염의 혼합물) 및 또한 살생물제 (2-메틸-4-이소티아졸린-3-온, 2.5% 강도 w/w 수용액)가 첨가되고, 표 1 에 나타낸 비율로, 혼합물은 고 전단 용해기 교반기를 사용하여 추가로 2분동안 교반되었다. 마지막으로, 표면 활성 물질 (거품 형성제)이 첨가되고, 프로펠러 교반기를 사용하여, 조심스럽게, 분산액에 균등하게 혼합 및 분배되었다. 표 1에 명시된 각 코팅 조성물은 농축물 형태로 제공되었다.
선택적으로, 본 발명의 사용 전, 즉 스프레이 도포 전, 예를 들어, 수득된 농축물은 바람직하게는 추가량의 물, 수성 분산 매질, 알코올, 또는 알코올 함유 분산 매질과 혼합됨으로써 의도된 용도 및/또는 미리 결정된 도포 기술에 적합한 농도로 희석된다. 그러나, 직접 도포(희석 없이)하는 것도 가능하며, 특정 경우에 합리적이다.
표 1: 스프레이 도포를 통해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조를 위한 본 발명에서 사용된 내화 코팅 조성물 SZ1, SZ2 및 SZ3 및 본 발명에서 사용되지 않은 내화 코팅 조성물 SS1 (농축물):
표 1 에서 "DIN 그라인드(grinds)"에 대한 수치는 코팅 조성물의 각각 표시된 성분이 바닥 상태에 있음을 의미하며, 여기서, μm단위의 공칭 메쉬 크기를 갖는 분석체로 이 성분의 샘플을 체질한 후 (DIN ISO 3310 1 : 2001 09에 따름; 표 1에 명시된 분석 체의 공칭 메쉬 크기 참조), 각 경우의 잔류물은 사용된 샘플의 양을 기준으로 1 내지 10 중량% 범위이다.
본 발명에 사용되지 않은 코팅 조성물 SS1은 마이크로 실리카를 포함하지 않는다. SS1은 SZ2와 직접 비교하기 위한것이다; 조성은 마이크로 실리카의 존재 또는 부재의 측면에서만 질적으로 다르다. 구성 성분 (a)와 (b)의 전체 질량은 다른 구성 성분의 개별 질량과 마찬가지로, SZ2와 SS1에서 일정하다.
표 1 에 명시된 코팅 조성물 (농축물) SZ1, SZ2 SZ3 및 SS1의 특성 (고체 분율; 유동 시간)은 표 2에 보고되어 있다.
실제 사용 전에, 표 1 에 명시된 코팅 조성물 (농축물) SZ1, SZ2 및 SS1은 에탄올을 첨가하거나, 에탄올 및 물을 첨가하여 스프레이 랜스를 사용하여 스프레이 도포에 적합한 점도로 희석되고, 이어서 균질화 되었다. 각 경우에 희석에 사용되는 에탄올 및 물의 양, 및 또한 희석 후 수득된 코팅 조성물의 특성 및 스프레이 도포를 통해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 본 발명에 사용하기 위한 특성은, 표 2에서 마찬가지로 보고된다:
표 2:
본 발명에서 사용된 코팅 조성물 (농축물) SZ1, SZ2, SZ3 및 본 발명에 사용되지 않은 코팅 조성물 SS1의 특성; 농축 코팅 조성물 SZ1, SZ2 및 SS1의 희석 표시; 본 발명에서 사용된 및 볼 발명에 사용되지 않은 희석된 코팅 조성물 SZ1, SZ2 및 SS1 의 특성.
표 2에 명시된 코팅 조성물 SZ1, SZ2 및 SZ3 (농축물로서; SZ1 및 SZ2 또한 희석된 상태로; SZ3은 희석 없이 직접 사용될 수 있음)은 상기 정의된 바와 같은 본 발명 및 청구 범위에서 사용하기 위한 코팅 조성물에 대응한다. 반대로, 마이크로 실리카의 부재로 인해 표 2 에 마찬가지로 명시된 코팅 조성물 SS1(농축 형태 및 희석 형태 모두)은 본 발명에서 사용되지 않은 코팅 조성물을 나타낸다. 표에서, 본 발명에서 사용되는 코팅 조성물의 모든 특성이 반복되는 것은 아니며, 그러나 대신 선택된 특성만 보고된다.
표 2에 보고된 고체 분율 (비 휘발성 분율의 함량)은 표준 테스트 방법 DIN EN ISO 3251:2008 06에 따라 측정되었다. DIN EN ISO 3251:2008 06에 성명된 방법을 구현하기 위해 현재의 경우 150℃의 테스트 온도, 30 분의 테스트 기간 및 2.5g의 초기 질량이 지정되었다.
표 2에 보고된 흐름 시간은 ERICHSEN GmbH & Co. KG, D 58675 Hemer, model 243/II의 6mm 유출 노즐이 있는 컵에서 표준 테스트 방법 DIN 53211와 유사하게 측정되었다. 측정 전에 코팅 조성물은 5분동안 교반되었다.
표 2에 보고된 점화 손실은 표준 테스트 방법 N 12879 : 2000에 따라 측정되었으며, 사용된 점화 온도는 900℃ 이다 (EN 12879 : 2000에 명시된 550℃ 대신). 점화 손실을 결정할 때 사용된 건조 질량, 즉 코팅 조성물의 고체 분율은 DIN EN ISO 3251 : 2008 06에 따라 각각의 코팅 조성물을 건조하여 얻었다. 여기서 150℃의 테스트 온도, 30 분의 테스트 시간 및 2.5g의 초기 질량이 선택되었다.
코팅 조성물 SZ1 (특히 희석된, 표2 참조), SZ2 (특히 희석된, 표 2 참조) 및 SZ3 각각의 경우 >69 중량%의 높은 고체 분율에도 불구하고, 스프레이 도포를 통해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 생성하는데 매우 적합하다. 표 2에 보고된 점화 손실이 적고 주조 과정에서 분해 가스가 약간 뚜렷하게 형성된 결과로, 또한, 코팅 조성물 SZ1, SZ2 및 SZ3 (환기되지 않는) 원심 주조 몰드에서 본 발명에 사용하기에 적합하다.
농축물 형태의 고점도 코팅 조성물 SS1은 에탄올과 물로 실질적으로 희석한 후에만 스프레이 도포에 의해 도포될 수 있다 (표 2 참조); 이 실질적인 희석 후에야, 실제로, SZ3 (희석되지 않은) 및 또한 SZ1 및 SZ2(에탄올로만 희석된)의 경우에 존재하는 종류의 스프레이성을 달성하기에 충분히 낮은 정도이다. 그러나 실질적인 희석으로 인해, 코팅 조성물 SS1의 고체 분율은 66.4 중량%에 불과하다. (희석된) 코팅 조성물 SS1에 대한 이러한 낮은 고체 분율은 불리하게 긴 건조시간을 초래한다. 더욱이, (희석된) 코팅 조성물 SS1을 사용하면, 구조화된 표면을 갖는 주조를 제조하는데 필요한 종류의 (균일한) 음각 구조를 갖는 내화 코팅을 제조할 수 없다.
실시예 2:
스프레이 도포에 의해, 따라서 본 발명의 원심 주조 몰드를 제조하기 위해 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한, 실시예 1에 기재된 본 발명에 사용된 코팅 조성물 SZ2 및 SZ3의 용도,
실시예 1에 기술된 코팅 조성물 SZ2 (희석된, 표 2 참조) 및 SZ3 (희석되지 않은)을 사용하여, 내화 코팅은 실린더 슬리브를 제조하기 위해 원심 주조 몰드의 내벽에 스프레이 도포를 통해 통상적인 방식으로 제조되었으며, 이 몰드는 내경이 약 80mm이고 총 길이가 약 2m이다.
몰드 길이 125mm마다, 약 110g의 코팅 조성물 SZ2 (희석된)를 스프레이 랜스를 사용하여 약 360℃의 온도에서 회전하는 원심 주조 몰드의 내벽에 도포했다. 이것은 충분한 단열 효과를 가져왔다.
코팅 조성물 SZ3 (희석되지 않은)을 사용하는 경우, 동일한 치수의 회전 원심 주조 몰드에 마찬가지로 적용하였으며, 약 360℃의 온도를 갖는, 충분히 높은 단열 효과를 갖는 내화 코팅을 얻기 위한 충분한 양의 코팅은 SZ2에 비해 약 10% 더 낮았다 (몰드 길이 125mm 당 약 100g).
코팅 조성물 SZ2 및 SZ3을 도포하기위한 스프레이-인 시간은 각각 2미터 길이의 몰드 코팅에 대해 25초였다. 적용된 코팅 조성물의 건조 시간은 각각의 경우에 충분히 짧았으며, 그래서, 각각의 코팅 조성물의 각각의 도포 시작부터 각각의 주조 작업의 시작까지 측정된 시간은, 각각의 경우 단지 35초였다. 각각의 코팅 조성물의 건조 후 생성된 내화 코팅은, 원심 주조 몰드의 전체 길이에 걸쳐 균일한 음각 구조를 보유하고 있으며, 이러한 구조는 구조화된 표면을 갖는 주조 제조에 매우 적합하다.
이러한 방식으로 제조되고 내벽에 내화 코팅이 제공되는 원심 주조 몰드에 사용하기 위한 원심 주조 몰드는, 원심 주조 공정에서 사용하기 위한 본 발명의 원심 주조 몰드이며, 상기 및 또한 청구 범위에서 정의된 바와 같이 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 갖는다. 본 실시예는 또한 상기 또한 청구 범위에서 정의된 원심 주조 공정에 사용하기 위해 내벽에 내화 코팅이 제공된 원심 주조 몰드를 제조하기 위한 본 발명의 방법의 예이다.
실시예 3: 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅은 갖는 본 발명의 원심 주조 몰드를 사용하는 원심 주조 공정에서 주조 제조.
실시예 2에 따라 제조된 본 발명의 원심 주조 몰드를 사용하고, 코팅 조성물 SZ2를 사용하여 제조된 내벽에 내화 코팅을 사용하여, 원심 주조 공정을 사용하여 구조화된 표면을 가진 주조, 특히 파이프를 제조하였고, 이 주조는 실린더 슬리브를 제조하기 위해 추가 작동 단계에서 사용되었다. 파이프 제조를 위해, 주조 금속은 내부 벽이 코팅된 회전 원심 주조 몰드에 기존 방식으로 도입되었다. 회전하는 원심 주조 몰드에서, 주조를 응고시킨 후 제조된 파이프를 내화 코팅의 주요 부분과 함께 원심 주조 몰드에서 추출했다.
따라서 주조는 상기 및 또한 청구 범위에 정의된 바와 같이, 원심 주조 공정에서 주조를 제조하기 위한 본 발명의 방법에 따라 실시예 2 및 3에 따라 전체적으로 제조되었다.
코팅 조성물 SZ2를 기준으로 내화 코팅을 제거한 후 제조된 주조에 대한 연구에 따르면, 파이프에서 제조된 양각 구조는 언더컷이 있는 유리한 구조와 유리한 깊이를 가지고 있으며, 파이프에서 생성된 구조화 표면 (양각 구조)는 내화 코팅의 음각 구조를 보완한다.
전술한 구조화된 표면을 갖는 주조의 제조는 일련의 테스트 과정에서 35회 반복되었다. 주조를 추출하는 동안 원심 주조 몰드에 남아있는 내화 코팅의 각 분율은 매우 낮았으며, 예를 들어, 압축 공기로 원심 주조 몰드를 불어내거나 솔질하여 쉽게 제거할 수 있었다. 이 과정에서 약간의 먼지만 생성되었으며, 흡입으로 쉽게 제거할 수 있었다.
제조된 파이프의 블라스팅(blasting) 후, 그 자체로 알려져 있고 언더컷이 있는 구조화된 표면의 블라스팅에 적합한 블라스팅제를 사용하고, 파이프를 세그먼트(segments)로 절단한 후 테스트 시리즈 내 세그먼트의 구조화된 표면에 극히 적은 양의 내화 코팅만 남았다. 측정 결과 내화 코팅 입자는 세그먼트 표면의 약 6 내지 8 면적%에서만 여전히 검출 가능함을 보여주었다. 위에서 언급한 측정값을 확인하기 위해, 반사광 현미경을 사용하여 밝은 영역 (내화 코팅의 잔여물이 차지하는 영역)과 어두운 (즉, 깨끗한) 주조 표면을 비교하여 세그먼트의 구조화된 표면을 검사하였다.
블라스팅 후 남아있는 내화 코팅의 양 (세그먼트 표면에)은 주조에 강하게 부착되지 않았기 때문에 후속 마감단계에서 쉽게 완전히 제거할 수 있었다.
테스트 시리즈에서 제조된 모든 주조의 경도뿐만 아니라 미세 구조 품질도 사양에 부합했다.
Claims (23)
- 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 69 중량% 초과의 고체 분율(solids fraction)을 가지고,
및
코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로 0.6 중량% 미만의 점화 손실(loss on ignition)을 가지며,
상기 코팅 조성물은 수성상에서 내화물 분산액이고, 상기 내화물은 적어도
(a) - 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물(particulate amorphous oxide),
여기서, 상기 입자상 비정질 산화물은 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 85 중량% 이상의 이산화 규소의 분율(fraction)을 포함하고,
상기 입자상 비정질 산화물은 레이저 회절에 의해 결정된 5μm 미만의 질량 기반 D95를 가지며,
상기 입자상 비정질 산화물은 입자상자 비정질 산화물의 총량을 기준으로 50% 미만의 기공도(porosity)를 가지고, 및
상기 입자상 비정질 산화물의 입자의 90중량% 이상은 2차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.9초과의 구형도(sphericity)를 가지며,
또는
- 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물로서의 마이크로 실리카(microsilica),
및
(b) 하나 또는 그 이상의 추가 내화물을 포함하고,
여기서 상기 내화물의 총 질량의 98 중량% 이상이 0.75mm의 메쉬 크기를 갖는 체를 통과할 수 있는,
스프레이 도포(spray application)의 수단에 의해 원심 주조 몰드(centrifugal casting mold)의 내벽에 내화 코팅을 제조하기 위한 내화 코팅 조성물의 용도. - 제 1 항에 있어서, 상기 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 0.6 중량% 미만의 점화 손실, 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 미만의 점화 손실을 가지는 용도.
- 제 1 항 내지 제 2 항 중 어느 한 항에 있어서,
- 코팅 조성물은 (i) 산화 지르코늄, (ii) 탄소 및/또는 (iii) 루이스 산을, 바람직하게는 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 제조로부터 2차 구성 성분으로서 포함하고,
및/또는
- 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은 각 경우에 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로, 90 중량% 이상의 이산화 규소, 바람직하게는 95 중량% 이상의 이산화 규소의 분율을 포함하는 용도. - 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물 입자의 90 중량% 이상이 2차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.95초과의 구형도를 가지고,
및/또는
구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은 레이저 회절에 의해 결정된 3μm 미만, 바람직하게는 2μm 미만, 더욱 바람직하게는 1 μm 미만의 질량 기반 D95를 가지는 용도. - 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 한 항에 있어서, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은
- 이산화 규소 용융물을 스프레이하여 제조할 수 있는 이산화 규소 입자, 및
- 마이크로 실리카로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 구성 성분을 포함하되,
각 경우에 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로, 바람직하게는 이들 구성 성분의 하나 또는 모든 구성 성분의 총 분율이 85 중량% 이상, 보다 바람직하게는 90 중량% 이상, 매우 바람직하게는 95 중량% 이상으로 포함하는 용도. - 제 1 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물은 각 경우에 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로, 85 중량% 이상의 마이크로 실리카의 분율, 바람직하게는 90 중량% 이상의 분율, 보다 바람직하게는 95 중량% 이상의 분율을 포함하고,
여기서 바람직하게는
- 마이크로 실리카는 지르코늄 함유 마이크로 실리카, 바람직하게는 전기 아크 공정에서 산화 지르코늄을 제조할 때 2차 생성물로 수득되는 지르코늄 함유 마이크로 실리카이고,
및/또는
- 분산액의 총 질량을 기준으로, 10 중량%의 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물 농도를 가지는 증류수 내의 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 분산액은, 7 미만, 바람직하게는 6.5 미만의 pH를 가지며,
및/또는
-마이크로 실리카의 1차 입자의 중량 평균 크기는 100 nm 내지 150 nm의 범위인 용도. - 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물 입자는 포졸란(pozzolanic) 활성을 갖는 용도. - 제 1 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
내화 코팅 조성물은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 25 중량% 범위, 바람직하게는 4 내지 20 중량 % 범위의 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물을 포함하고,
및/또는
구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총 분율은, 코팅 조성물 내 내화물의 총량을 기준으로, 50 중량% 미만, 바람직하게는 25 중량% 미만인 용도. - 제 1 항 내지 제 8 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화 코팅 조성물은
하나 또는 그 이상의 표면 활성 물질, 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 거품 형성제, 바람직하게는 음이온성, 양이온성 및 비이온성 거품 형성제로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 거품 형성제,
보다 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 음이온성 및/또는 하나 또는 그 이상의 양이온성 거품 형성제를 포함하고,
바람직한 음이온성 및 양이온성 거품 형성제의 총 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 0.5 중량% 미만이고,
더욱 바람직하게는 음이온성, 양이온성 및 비이온성 거품 형성제로 구성된 군으로부터 선택된 거품 형성제의 총 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 0.5 중량% 미만이며,
매우 바람직하게는 거품 형성제의 총 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 0.5 중량% 미만인 용도. - 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
결정질 이산화 규소의 분율은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 3 중량% 미만이고,
및/또는
규산 지르코늄 및 산화 지르코늄의 총 분율은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 7 중량% 미만이며,
및/또는
α-알루미나의 분율은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 5 중량% 미만이고,
및/또는
모스 경도가 7 초과인 내화물의 분율은, 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 5 중량% 미만이며,
및/또는
규조토의 분율은, 구성 성분 (a)의 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 10 중량% 미만인 용도. - 제 1 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화 코팅 조성물은 바람직하게는 인산염, 물유리, 실리카 졸 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되는 무기 바인더를 포함하고,
물유리는 바람직하게는 알칼리 금속 물유리로 구성된 군으로부터 선택되며,
및/또는
인산염은 바람직하게는 오르토인산염, 폴리인산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터, 더욱 바람직하게는 오르토인산염, 메타인산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터, 매우 바람직하게는 알루미늄인산염, 폴리인산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터, 가장 바람직하게는 알루미늄인산염, 메타인산염 및 이들의 혼합물로 구성된 군으로부터 선택되고,
및/또는
인산염의 중량 평균 분자량 Mw는 바람직하게는 300 g/mol 초과, 더욱 바람직하게는 600 g/mol 초과인 용도. - 제 1 항 내지 제 11 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화 코팅 조성물은
하나 또는 그 이상의 유변학적 첨가제(rheological additives), 바람직하게는 증점제, 보다 바람직하게는, 다당류, 단백질 및 셀룰로오스 에테르로 구성된 군으로부터 바람직하게 선택되는 유기 증점제, 또는 벤토나이트, 스멕타이트, 애터펄자이트(attapulgite) 및 몬모릴로나이트와 같은 점토 광물로 구성된 군으로부터 바람직하게 선택되는 무기 증점제를 포함하고,
및/또는
하나 또는 그 이상의 이상의 살 생물제, 바람직하게는 하나 또는 그 이상의 살균제를 포함하는 용도. - 제 1 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화 코팅 조성물은 하나 또는 그 이상의 유변학적 첨가제, 바람직하게는 증점제, 보다 바람직하게는 다당류, 단백질 및 셀룰로오스 에테르로 구성된 군으로부터 바람직하게 선택되는 유기 증점제, 또는 벤토나이트, 스멕타이트, 애터펄자이트(attapulgite) 및 몬모릴로나이트와 같은 점토 광물로 구성된 군으로부터 바람직하게 선택되는 무기 증점제를 포함하고,
상기 벤토나이트 또는 스멕타이트 또는 애터펄자이트 또는 몬모릴로나이트의 분율, 바람직하게는 벤토나이트, 스멕타이트, 애터펄자이트 및 몬모릴로나이트와 같은 점토 광물의 총 분율, 보다 바람직하게는 무기 증점제의 총 분율, 매우 바람직하게는 유변학적 첨가제의 총 분율은,
코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로, 6 중량% 미만, 바람직하게는 3 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 1.5 중량% 미만이고,
및/또는
이 분율이 코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로 0.5 중량% 미만의 점화 손실, 바람직하게는 0.4 중량% 미만의 점화 손실, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 미만의 점화 손실을 갖도록 선택되는 용도. - 제 1 항 내지 제 13 항 중 어느 한 항에 있어서, 내화 코팅 조성물이 수성상에서 1013 hPa에서 100℃ 미만의 비등점을 갖는 알코올, 및 바람직하게는 수성상에서 에탄올을 포함하는 용도.
- 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 구성 성분 (b)의 하나 또는 그 이상의 추가 내화물은
- 2차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.9 초과의 구형도를 갖는 중공 입자, 바람직하게는 (i) 결정질 분율을 갖는 중공 입자 및 또한 바람직하게는 (ii) 이산화 규소 또는 규산염을 포함하는 중공 입자,
여기서 상기 중공 입자의 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 0.1 내지 10 중량% 범위, 바람직하게는 0.5 내지 6 중량% 범위이고,
- 2 차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.9 초과의 구형도를 갖는 세라믹 입자, 바람직하게는 (i) 결정질 분율을 갖는 세라믹 입자 및/또는 (ii) 바람직하게는 산화 알루미늄, 이산화 규소, 산화 지르코늄 및 산화 칼슘으로 구성된 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 산화물을 포함하는 세라믹 입자,
보다 바람직하게는 고체 입자 및/또는 중공 구체, 매우 바람직하게는 세노스피어(cenosphere)로 이루어진 군으로부터 선택된 하나 또는 그 이상의 구성 성분을 포함하는 용도 - 제 1 항 내지 제 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 내화 코팅 조성물은
코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 69 중량% 초과의 고체 분율을 가지고,
및
코팅 조성물의 고체 분율의 총 질량을 기준으로 0.6 중량% 미만, 바람직하게는 0.5 중량% 미만, 더욱 바람직하게는 0.3 중량% 미만의 점화 손실을 가지며,
상기 코팅 조성물은 수성상에서 내화물 분산액이고, 상기 내화물은 적어도
(a) - 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물,
여기서, 상기 입자상 비정질 산화물은 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 85 중량% 이상의 이산화 규소의 분율, 바람직하게는 마이크로 실리카의 분율을 포함하고,
상기 입자상 비정질 산화물은 레이저 회절에 의해 결정된 5μm 미만, 바람직하게는 3μm 미만, 더욱 바람직하게는 2μm 미만, 매우 바람직하게는 1μm 미만의 질량 기반 D95를 가지며,
상기 입자상 비정질 산화물은 입자상 비정질 산화물의 총량을 기준으로 50% 미만, 바람직하게는 25% 미만, 더욱 바람직하게는 10% 미만의 기공도를 가지고,
상기 입자상 비정질 산화물의 입자의 90중량% 이상은 2차원 현미경 이미지를 평가하여 결정된 0.9초과, 바람직하게는 0.95 초과의 구형도를 가지며,
또는
-코팅 조성물의 총 질량을 기준으로, 총량으로 4 내지 50 중량% 범위의 입자상 비정질 산화물로서의 마이크로 실리카,
및
(b) 하나 또는 그 이상의 추가 내화물을 포함하고,
상기 코팅 조성물은:
- 하나 또는 그 이상의 표면 활성 물질,
- 무기 바인더, 및
- 하나 또는 그 이상의 유변학적 첨가제를 포함하여 사용되는 용도. - 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 있어서, 내화 코팅 조성물의 고체 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 69 중량% 초과 내지 최대 80 중량% 범위인 용도.
- 제 1 항 내지 제 17 항 중 어느 한 항에 있어서, 내화 코팅 조성물의 고체 분율은 코팅 조성물의 총 질량을 기준으로 69 중량% 초과 내지 최대 75 중량%의 범위, 더욱 바람직하게는 69 중량% 내지 73 중량%의 범위인 용도.
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 있어서, 원심 주조 몰드의 내벽상의 내화 코팅은 구조화된 표면을 갖는 금속 주조를 제조하기 위해 음각 구조(negative structure)를 가지는 용도.
- 제 1 항 내지 제 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 적어도 내벽 영역에 스프레이 도포는 2회 또는 그 이상의 코팅으로 이루어지고, 제 2 또는 적어도 하나의 추가 코팅의 도포는 이전에 도포되고, 바람직하게는 완전히 건조되지 않은 내화 코팅의 코팅 상에 일어나는 용도.
- 원심 주조 공정에 사용하기 위해, 하기 단계를 포함하는 내벽에 내화 코팅이 제공된 원심 주조 몰드를 제조하는 방법:
- 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 정의된 내화 코팅 조성물을 제공하거나 제조하는 단계,
- 제공되거나 제조된 코팅 조성물의 하나 또는 그 이상의 코팅을, 바람직하게는 원심 주조 몰드가 회전 및/또는 가열된 상태에서, 여기서 바람직하게는 적어도 건조 후 생성된 내화 코팅은 구조화된 표면을 갖는 주조를 제조하기 위해 음각 구조를 가지는, 원심 주조 몰드의 내벽에 도포하는 단계. - - 제 1 항 내지 제 16 항 중 어느 한 항에 정의된 내화 코팅 조성물을 제공하거나 제조하는 단계,
- 제공되거나 제조된 코팅 조성물의 하나 또는 그 이상의 코팅을 원심 주조 몰드의 내벽에 도포하여 내화 코팅을 제조하는 단계,
- 내벽이 코팅된 회전 원심 주조 몰드에 주조 금속을 도입하는 단계,
- 회전 원심 주조 몰드에서 주조를 응고시키는 단계,
- 바람직하게는 내화 코팅 또는 내화 코팅의 일부와 함께 원심 주조 몰드로부터 주조를 추출하는 단계를 포함하고,
여기서 도포는 바람직하게는 회전 및/또는 가열된 원심 주조 몰드로 수행되고,
및
여기서 바람직하게는 적어도 건조 후 내화 코팅은 구조화된 표면을 갖는 주조를 제조하기 위해 음각 구조를 가지고, 및 주조는 상응하는 구조화된 표면을 가지는 원심 주조 공정에서 주조를 제조하는 방법. - 원심 주조 몰드의 내벽에 내화 코팅을 가지고,
여기서 내화 코팅은 건조된 제 1 항 내지 제 18 항 중 어느 한 항에 정의된 내화 코팅 조성물로 구성되며,
바람직하게는 내화 코팅은 1013 hPa 및 105℃, 바람직하게는 200℃의 온도에서 기화되지 않는 제 1 항 내지 제 14 항 중 어느 한 항에 정의된 내화 코팅 조성물의 구성 성분으로 구성되고,
및/또는
바람직하게는 내화 코팅은 구조화된 표면을 갖는 주조를 제조하기 위해 음각 구조를 가지며,
및/또는
원심 주조 몰드는 제 21 항에 따른 방법에 의해 제조될 수 있고,
및/또는
원심 주조 몰드는 제 1 항 내지 제 20 항 중 어느 한 항에 따른 용도에 따라 제조될 수 있는 원심 주조 공정에 사용되는 원심 주조 몰드.
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