KR20220058904A - 내화재 - Google Patents
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Abstract
34 내지 49.9 wt%의 무기 불연성 섬유, 50 내지 65 wt%의 실리케이트 수용액, 및 0.1 내지 1 wt%의 물유리 안정화제를 포함하는 화합물로 구성되고, 추가로 물유리 경화제를 포함하고 실리케이트 수용액은 1370 내지 1400 kg/m3 범위의 밀도 및 3.2 내지 3.4 범위의 SiO2 대 Na2O의 몰비를 갖는 내화재, 특히 물유리를 포함하는 내화 단열재.
Description
본 발명은 내화 단열재, 특히 물유리를 포함하는 내화 단열재에 관한 것이다.
현재 기술에서 패널 형태의 다수의 클래딩 재료가 알려져 있다.
내화성 코팅으로 처리된 압축된 미네랄 울 제품이 일반적으로 사용된다. 이들은 높은 값의 단열, 방음 및 내화 특성을 나타내지만, 일반적으로 매우 부피가 크고 흔히 설치가 다소 어렵다.
또한, 충전재로서 볼 형태의 발포 질석 또는 펄라이트 및 무기 결합제를 포함하는 광범위한 내화 패널이 알려져 있다. 이들은 우수한 단열 특성을 가지지만, 충분히 강하지 않다.
포틀랜드 시멘트 또는 시멘트와 석회의 화합물을 결합제로서 사용하고, 여기세 수화 첨가제가 첨가되고, 충전재는 우드 칩 또는 미네랄 울인 시멘트 섬유 패널이 또한 알려져 있다. 단점은 큰 중량 및 구조물 또는 장비의 충전재로서 사용될 수 없다는 사실이다.
또한, 마그네슘 옥사이드 패널이 또한 알려져 있다. 마그네슘 염 외에도, 이들은 유리 섬유 및 우드 칩을 충전재로서 포함한다. 이들의 단점은 높은 취성과 더 큰 무게뿐만 아니라, 열과 불을 반사하는 능력이 낮다는 점이다.
특허 문서 KR101644957로부터 유리 또는 현무암 섬유를 포함하는 시멘트 섬유 패널이 공지되어 있고, 결합제는 시멘트 및 페놀 수지이다. 단점은 패널이 내화성, 내수성이지 않고 충분히 가요성이지 않다는 것이다.
추가 특허 문서 KR101791409로부터 결합제가 유기 중합체인 섬유 패널이 공지되어 있다. 이 패널의 단점은 가연성이라는 점이다.
특허 문서 CZ PV 2015-37로부터 매트릭스를 형성하는 지오폴리머 결합제의 고체 성분 및 액체 성분으로 구성되고 충전재 기능을 갖는 강화 구조물을 추가로 포함하는 내화성 지오폴리머 복합재가 공지되어 있다.
지오폴리머 결합제의 고체 성분은 35 내지 60 wt%의 양으로 메타카올린 및/또는 고로 슬래그 미분말을 포함하는 원료로 구성되고, 지오폴리머 결합제의 액체 성분은 35 내지 45 wt%의 양의 소듐 실리케이트의 수용액으로 구성된다. 충전재 역할을 하는 고체 성분은 1 내지 20 wt% 양의 현무암 섬유 재료 및/또는 재활용 탄소 섬유 재료 및/또는 절단 유리 섬유로 구성되고, 내화성 지오폴리머 복합재의 마지막 성분은 1 내지 2 wt% 양의 순수한 알루미늄 분말 또는 알루미늄 페이스트이다. 메타카올린 및/또는 고로 슬래그 미분말을 포함하는 원료는 2:1의 가능한 최대 비율로 플라이 애쉬와 혼합될 수 있다. 이 복합재의 단점은 복잡한 생산과 제한된 내열성이다. 따라서, 이는 내화 특성이 있는 재료로 사용될 수 없다.
오늘날 사용되는 내화성 재료는 주로 불연성 조건을 충족한다. 이들은 표준 재료: 석회, 시멘트, 및 전통적인 충전재, 즉 미네랄 섬유, 목재, 및 종이를 사용한다. 이들 대부분은 큰 중량을 갖고 이러한 혼합물은 건설 또는 산업 장비의 충전재로 적합하지 않다. 이들은 흔히 충분히 낮은 열전도율의 계수를 갖지 않으며, 이는 흡수성 및 결과적으로 재료 중의 수분의 존재에 의해 증가할 수 있다. 또 다른 약점은 낮은 재료 강도 또는 가요성이다. 이들은 불연성 재료이지만, 흔히 화염과 열을 직접 반사할 수 없다.
전술한 현재 기술로부터 현재 기술의 주요 단점은 알려진 재료가 제한된 내화성을 갖는다는 것이 명백하다.
본 발명의 목적은 높은 내화성을 갖는 동시에, 환경 친화적이고 다양한 종류의 적용에 사용하기에 용이한 재료의 구성이다.
발명의 원리
상기 언급한 단점은 크게 제거되고 본 발명의 목적은 본 발명에 따라 34 내지 49.9 wt%의 무기 불연성 섬유, 50 내지 65 wt%의 실리케이트 수용액, 및 0.1 내지 1 wt%의 물유리 안정화제를 포함하는 화합물로 구성되고, 추가로 물유리 경화제를 포함하고 실리케이트 수용액은 1370 내지 1400 kg/m3 범위의 밀도 및 3.2 내지 3.4 범위의 SiO2 대 Na2O의 몰비를 갖는 것을 특징으로 하는, 내화재, 특히 물유리를 포함하는 내화 단열재에 의해 달성된다.
이 내화재의 장점은 높은 열안정성, 높은 내화성이고, 또한 환경 친화적이며 건강에 무해하다느 ㄴ것이다. 내화재가 글리세롤 모노 내지 트리아세테이트 또는 이들의 화합물일 수 있는 물유리 경화제를 포함하는 것이 더욱 유리하다. 장점은 경화 속도를 최적화할 수 있다는 것이다. 또한 생성된 재료가 응고 후에 부분적으로 가요성이라는 것이 장점이다.
제1 변형에 따르면, 무기 불연성 섬유가 유리 섬유인 경우 유리하다. 유리하게는, 유리 섬유는 알칼리 지르코늄 실리케이트 섬유이다. 이러한 섬유는 가요성이고 강하고 유연하며, 낮은 열전도성을 갖고, 내열성이고, 화학적으로 내성이고, 알칼리, 산 및 유기 용매에 내성이고, 높은 흡음 계수를 갖는다. 이들은 불연성이다. 이들은 생태적이며 건강에 무해하다.
제2 변형에 따르면, 무기 불연성 섬유가 현무암 섬유인 경우 유리하다. 이러한 섬유는 매우 가요성이고, 매우 강하고 유연하며, 낮은 열전도성을 갖고, 높은 내열성을 갖고, 물, 알칼리, 산 및 유기 용매에 화학적으로 내성이고, 높은 흡음 계수를 갖는다. 이들은 불연성이다. 이들은 생태적이며 건강에 무해하다.
무기 불연성 섬유가 6 내지 12 mm의 길이를 갖는 것이 유리하다.
가장 유리한 변형에서, 실리케이트 수용액은 소듐 실리케이트 수용액이다.
물유리 안정화제가 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염인 것이 더욱 유리하다.
본 발명에 따른 내화재의 주요 장점은 매우 불연성이고, 1000 °C 이상의 높은 내열성을 갖고 내화성이라는 것이다. 경화 후, 이는 유리 형태를 가지므로, 충분히 단단하고 강하며 내수성이고, 동시에 증기 투과성이다. 동시에, 이는 충격과 압력에 내성이다. 내화재는 다양한 유형의 응용분야에 쉽게 사용될 수 있으며, 자유롭게 성형될 수 있고, 가볍고 치수 안정적이다. 이는 또한 금고 및 보안 문과 같은 기타 보안 시스템 사용될 수 있다.
또 다른 장점은 이로부터 단열 패널 및 이음쇠와 같은 고체 제품을 생산할 수 있고, 내화재가 액체 상태로도 도포될 수 있다는 것이다.
본 발명의 실시예
실시예 1
내화 단열재는 41 wt%의 무기 불연성 섬유, 58.5 wt%의 소듐 실리케이트 수용액, 및 0.5 wt% 물유리 안정화제를 포함하는 화합물로 구성된다.
무기 불연성 섬유는 6 내지 12 mm의 길이를 갖는 알칼리 지르코늄 실리케이트 유리 섬유이다.
내화재는 순수한 물유리에 대해 0.5 내지 5 wt%의 농도로, 7:3 부피부의 비율의 순수한 글리세롤 디아세테이트 / 트리아세테이트의 화합물인 물유리 경화제를 추가로 포함한다.
물유리 안정화제는 N,N,N',N'-테트라키스 (2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민의 98% 수용액 형태의 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염이다.
소듐 실리케이트 수용액은 1390 kg/m3의 밀도를 가지고 SiO2 대 Na2O의 몰비는 3.3이다.
생성된 화합물을 패널 형태의 실리콘 몰드에 붓고 경화되도록 방해받지 않게 방치하여, 제품이 내화 단열 패널이 된다.
실시예 2
내화 단열재는 41 wt%의 무기 불연성 섬유, 58.5 wt%의 소듐 실리케이트 수용액, 및 0.5 wt% 물유리 안정화제를 포함하는 화합물로 구성된다.
무기 불연성 섬유는 6 내지 12 mm의 길이를 갖는 현무암 섬유이다.
내화재는 순수한 물유리에 대해 0.5 내지 5 wt%의 농도로, 7:3 부피부의 비율의 순수한 글리세롤 디아세테이트 / 트리아세테이트의 화합물인 물유리 경화제를 추가로 포함한다.
물유리 안정화제는 N,N,N',N'-테트라키스 (2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민의 98% 수용액 형태의 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염이다.
소듐 실리케이트 수용액은 1370 kg/m3의 밀도를 가지고 SiO2 대 Na2O의 몰비는 3.2이다.
생성된 화합물을 금고 문의 공동에 붓고 방해받지 않게 그대로 두어 경화시켜, 제품이 내화 금고 문이 된다.
실시예 3
내화 단열재는 34 wt%의 무기 불연성 섬유, 65 wt%의 소듐 실리케이트 수용액, 및 1 wt% 물유리 안정화제를 포함하는 화합물로 구성된다.
무기 불연성 섬유는 6 내지 12 mm의 길이를 갖는 알칼리 지르코늄 실리케이트 유리 섬유이다.
내화재는 순수한 물유리에 대해 0.5 내지 5 wt%의 농도로, 7:3 부피부의 비율의 순수한 글리세롤 디아세테이트 / 트리아세테이트의 화합물인 물유리 경화제를 추가로 포함한다.
물유리 안정화제는 N,N,N',N'-테트라키스 (2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민의 98% 수용액 형태의 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염이다.
소듐 실리케이트 수용액은 1,400 kg/m3의 밀도를 가지고 SiO2 대 Na2O의 몰비는 3.4이다.
생성된 화합물을 패널 형태의 실리콘 몰드에 붓고 경화되도록 방해받지 않게 방치하여, 제품이 내화 단열 패널이 된다.
실시예 4
내화 단열재는 34 wt%의 무기 불연성 섬유, 65 wt%의 소듐 실리케이트 수용액, 및 1 wt% 물유리 안정화제를 포함하는 화합물로 구성된다.
무기 불연성 섬유는 6 내지 12 mm의 길이를 갖는 현무암 섬유이다.
내화재는 순수한 물유리에 대해 0.5 내지 5 wt%의 농도로, 7:3 부피부의 비율의 순수한 글리세롤 디아세테이트 / 트리아세테이트의 화합물인 물유리 경화제를 추가로 포함한다.
물유리 안정화제는 N,N,N',N'-테트라키스 (2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민의 98% 수용액 형태의 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염이다.
소듐 실리케이트 수용액은 1390 kg/m3의 밀도를 가지고 SiO2 대 Na2O의 몰비는 3.3이다.
생성된 화합물을 벽을 덮는 금고의 공동에 붓고 방해받지 않게 그대로 두어 경화시켜, 제품이 금고 케이지가 된다.
실시예 5
내화 단열재는 49.9 wt%의 무기 불연성 섬유, 50 wt%의 소듐 실리케이트 수용액, 및 0.1 wt% 물유리 안정화제를 포함하는 화합물로 구성된다.
무기 불연성 섬유는 6 내지 12 mm의 길이를 갖는 알칼리 지르코늄 실리케이트 유리 섬유이다.
내화재는 순수한 물유리에 대해 0.5 내지 5 wt%의 농도로, 7:3 부피부의 비율의 순수한 글리세롤 디아세테이트 / 트리아세테이트의 화합물인 물유리 경화제를 추가로 포함한다.
물유리 안정화제는 N,N,N',N'-테트라키스 (2-하이드록시프로필) 에틸렌디아민의 98% 수용액 형태의 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염이다.
소듐 실리케이트 수용액은 1390 kg/m3의 밀도를 가지고 SiO2 대 Na2O의 몰비는 3.3이다.
생성된 화합물을 패널 형태의 실리콘 몰드에 붓고 경화되도록 방해받지 않게 방치하여, 제품이 내화 단열 패널이 된다.
산업적 적용
본 발명에 따른 내화재는 건축 및 산업 분야에서 광범위한 용도를 가지며, 별도의 단열 제품을 만들기 위해 사용될 수 있을 뿐만 아니라, 다양한 공간을 복잡한 형상으로 채우기 위해서도 사용될 수 있다. 예를 들어, 열원으로부터 벽의 단열, 처마 아래의 천장 단열, 베이킹 표면 및 오븐을 위한 단열층, 벽난로 및 스토브의 단열을 위해, 열 차폐를 위해, 내화성 문, 게이트를 위한 내화 인서트, 케이블, 파이프 및 케이블 트레이 주변의 내성 실링, 내하중 구조물의 내화 보호를 위해 사용하는 것이 유리하다.
이들은 또한 예를 들어 내화학성 매트의 생산과 같은 화학적 보호로서 사용될 수 있다. 또한 금고실 벽 충전재와 같이 보안 시스템에서 사용하기에 유리하다.
Claims (6)
- 34 내지 49.9 wt%의 무기 불연성 섬유, 50 내지 65 wt%의 실리케이트 수용액, 및 0.1 내지 1 wt%의 물유리 안정화제를 포함하는 화합물로 구성되고, 추가로 물유리 경화제를 포함하고 실리케이트 수용액은 1370 내지 1400 kg/m3 범위의 밀도 및 3.2 내지 3.4 범위의 SiO2 대 Na2O의 몰비를 갖는 것을 특징으로 하는, 내화재, 특히 물유리를 포함하는 내화 단열재.
- 제1항에 있어서, 무기 불연성 섬유는 유리 섬유임을 특징으로 하는 내화재.
- 제1항에 있어서, 무기 불연성 섬유는 현무암 섬유임을 특징으로 하는 내화재.
- 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 무기 불연성 섬유는 6 내지 12 mm의 길이를 갖는 것을 특징으로 하는 내화재.
- 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 실리케이트 수용액은 소듐 실리케이트 수용액임을 특징으로 하는 내화재.
- 전술한 청구항 중 어느 한 항에 있어서, 물유리 안정화제는 친수성 알콕시 알킬-암모늄 염임을 특징으로 하는 단열재.
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