KR840000102B1 - 열절연체의 제조방법 - Google Patents

Abstract

내용 없음.

Description

열절연체의 제조방법

본 발명은 특히 야금공업에서 사용하기 위한 열절연체에 관한 것이다. 열절연성 및(혹은) 발열성 물질은 용융된 금속으로부터의 열손실을 감소시키기 위해 야금공업에서 널리 이용되고 있다.

예를들면 잉곳주형(ingot mold)과 같은 주형내에서의, 혹은 이러한 주형의 별도의 헤드박스(head box)내에서의 정부(頂部)금속은 열절연성 및(혹은) 발열성 물질로 된 슬리이브(sleeve) 형태 또는 슬래브(slab)형태의 소위 하트탑 라이닝(hot top lining)에 의해 둘러싸일 수도 있다. 또한, 야금용 용기내의 용융 금속의 윗면은 열절연성 및(혹은) 발열성 물질로 보오드(board)로 덮여질 수도 있는데, 잉곳주형의 경우에는 이러한 보오드를 앤티파이핑 보오드(anti piping board)라고 부르고 있다. 이러한 보오드는 턴디쉬(tundish) 내의 금속 윗면을 덮는데 사용될 수도 있으며, 턴디쉬의 측면과 밑면은 열절연성 및(혹은) 발열성 보오드로 라이닝될 수도 있다.

본 발명에 의하면, 섬유질이 제거된 입자상의 사탕수수 깍지 등과, 입자상의 내화성 물질과, 결합제로 구성되며, 야금용 용기내에서 사용되기 위한 내화성 및 열절연성 성형물의 제조방법이 제공된다.

어떤 식물들의 줄기는 그 외층이 섬유질로 되어 있으며, 이 외층의 내부에는 높은 비율의 수액(sap)을 함유하는 조직[예컨대 속(pith)]이 가늘고 부드러운 벽을 가진 세포의 형태로 감싸여져 있다.

사탕수수와 옥수수는 그러한 식물의 예이며, 그외에도 그라미나에 아과(亞科), 사카룸 아과, 아킬레아아과 등에 여러가지가 존재한다. 사탕수수에서 설탕을 얻을 때에는 줄기를 부수어 속(pith) 내의 설탕함유 수액을 수출하며, 이때 남은 찌꺼기를 사탕수수 깍지(bagasse)라고 한다. 본 명세서에서의 "사탕수수깍지 등 (bagasse or the like)"이라는 용이는 수액을 추출해 내었거나 혹은 건조시킨 속을 함유하는 식물의 줄기를 분쇄시키거나 혹은 기타의 방법으로 부순것을 의미한다.

상술한 바와 같은 종류의 식물 이외에도, 특히 낙엽송과 같은 일부 목재도 사용 가능하다.

"섬유질이 제거된"이라는 용어는, 예를들어 줄기의 외층으로 부터의 대부분의 섬유질을 사탕수수 깍지등에서 제거하였음을 의미하는 것이다. 사탕수수의 속에는 다발형태의 섬유질이 보통 즐기를 따라 배열되어 있고, 이들은 줄기 내부의 체적에 대해 비교적 작은 비율을 이루는 것으로서, 이들은 본 발명에서 사용가능한 섬유질이 제거된 사탕수수 깍지내에서 그 비율이 변하지 않을 수도 있지만, 바람직하게는 비율이 감소된다. 섬유질이 제거된 사탕수수 깍지 등은 미국특허 제 2,729,856호에 기재된 방법으로 제조될 수 있다. 이러한 수단에 의해, 생성물은 소정의 미립자형태로 얻어질 수도 있다. 사탕수수 깍지 자체는 근본적으로 폐기물과 마찬가지이며 또한 예컨대 제지공업 등에서 필요로 하는 것은 섬유질 부분이므로, 섬유질이 제거된 물질은 매우 값싸게 얻을 수 있다. 일반적으로, 건조 해머밀링(hammer-milling)에 의하면 섬유질이 용이하게 제거될 수 있도록 사탕수수 깍지 등을 부수어줄 수 있다.

섬유질이 제거된 물질은 매우 다공성이며, 그 부피밀도는 예컨대 약 0.085g/cc 정도로 매우 낮다. 이에 비하여, 톱밥의 부피밀도는 약 0.2g/cc 이다. 본 발명에 의하면, 상기 섬유질이 제거된 물질은 매우 효과적인 열절연체로서, 우수한 열절연성을 가지며 밀도가 낮은(예컨대 0.7g/cc 이하) 물체의 생산을 가능하게 하는 것으로 판명되었다. 우수한 열절연성은, 섬유질이 제거된 사탕수수 깍지 등의 높은 다공성 뿐만 아니라 그 구멍이 아주 작다는 데에도 관련이 있다고 생각된다.

입자상의 내화성 물질은 일반적인 형태의 열절연체에 보통 사용되어온 것을 사용할 수 있으며, 이와같은 몇 종류의 물질의 혼합물도 사용할 수 있다. 바람직한 내화성 물질로서는 모래, 실리카, 석영, 샤모트[그로그(grog)], 감람석, 규선석, 마그네시아, 석회, 소성된 백운석, 진흙, 지르콘, 크롬철석, 알루미나, 규산알루미늄 등이 있다. 내화성 물질은 분말 혹은 과립상(바람직하게는 평균 입자크기가 0.3mm 까지인것 인 것이 좋으며, 그 일부 혹은 전부는 예컨대 규산 알루미늄 섬유와 같은 섬유질일 수 있다. 글래스울(glass wool)이나 슬래그울(slag wool)과 같이 제한된 내화성을 가진 무기 섬유질이 함유될 수도 있다. 이와같은 내화성 물질의 일부 혹은 전부는 팽창된 진주암(perlite)이나 소성된 쌀겨처럼 가벼운 것일수 있다.

본 발명의 제품은 섬유질이 제거된 입자상의 사탕수수 깍지 등 이외에도, 예컨대 종이 섬유질이나 목재 펄스처럼 섬유상태이거나 톱밥처럼 입자상태인 기타의 유기 충진제를 함유할 수도 있다.

결합제는 전분, 우레아-포름알데히드 수지, 혹은 페놀-포름알데히드 수지와 같은 유기성일 수도 있고, 또는 벤토나이트, 규산 나트륨과 같은 무기성일 수도 있다. 결합제의 혼합물도 사용될 수 있다. 사용된 결합제는 제품내의 다른 성분들과 서로 혼화(混和)될 수 있는 것이어야 하는데, 예를들면 만약 입자상의 내화성 물질이 예컨대 마그네시아와 같은 염기성일 경우, 산에 의한 경화가 진행되는 수지를 결합제로 사용하여서는 안된다.

일반적 형태의 열절연체는 지금까지 수성 슬러리를 투과성 주형내에서 여과하여 제조되어 왔다(이 방법에는 단점이 있으나, 기타의 방법이 실시 불가능하였기 때문이다). 본 발명에서는 이와같은 방법을 사용하지 않으며, 본 발명의 제품은 저온(예컨대, 실온)에서 경화되는 결합제를 함유하는 성분들을 혼합하고, 이 혼합물을 원하는 형태로 성형하고 경화시킴으로써 쉽게 제조할 수 있다. 만약 결합제로서 수지를 사용한다면 일반적으로 산성의 촉매를 사용하여 실온에서 경화될 수 있는 반면에, 결합제로서 규산나트륨을 사용하는 경우에는 이산화탄소의 작용으로 경화될 수 있다. 또는, 저온으로 가온함에 의해 경화될 수 있는 결합제로 사용할 수 있다. 혼합물은 결합제가 경화될 때까지 압력하에 유지되는 것이 바람직하다.

이 혼합물의 원하는 형태로의 성형을 촉진시키거나 최종제품의 비중을 감소시키기 위해서는, 이 혼합물중의 액체를 거품으로 만들어 사용된 성형체를 적절히 충진시키도록 할수 있으며, 만약 이 거품이 결합제가 경화될 때까지도 파괴되지 않으면 일부의 거품구조를 가진 제품을 얻어서 비중을 감소시킬 수도 있게 된다.

성분들의 비율은 다양하게 변화될 수 있는데, 예를들어 섬유질이 제거된 사탕수수 깍지 등은 50중량 %까지(예컨대 1-30%, 바람직하게는 적어도 5%이상), 내화성 물질은 50-90중량%, 결합제는 1-20중량%(예컨대 3-10%)일 수 있다. 주어진 물질에 대하여 성분들의 비율을 특정하게 선택하면, 제품에 있어서의 강도, 열절연성 및 기타의 특성을 조절할 수 있다. 이 제품은 결합제 10%, 사탕수수 깍지 등 20%, 입자상의 내화성 물질 70%를 함유하는 것이 전형적일 것이다.

발열반응을 일으키는 물질도 이 제품의 성분에 포함될 수 있다.

바람직한 발열반응 물질에는 입자형태의 알루미늄이나 마그네슘 혹은 이들의 합금과 같이 쉽게 산화되는 금속, 또는 입자형태의 산화철이나 산화마그네슘 혹은 질산화 금속과 같은 고체 산화제가 있다.

알루미늄을 포함시켰을 때에는 예컨대 크리올라이트와 같은 무기 플루오르 화물도 함께 포함시키는 것이 좋다.

이 제품은 잉곳주형의 상부나 헤드박스 혹은 주형의 수직부를 내장하기 위한 슬리이브의 형태, 잉곳 주형 헤드박스의 밑부분에 위치하는 고리형태, 혹은 바람직하게는 특히 강철잉곳에 있어서의 주형의 상부나 헤드박스를 내장하기 위한 슬래브(slab) 혹은 보오드(board)의 형태일 수 있다.

본 발명의 제품이 장착된 야금용 용기는 본 발명의 일부를 이루며, 이러한 용기의 사용도 본 발명의 일부이다.

이하, 실시예에 의해 본 발명을 설명한다.

[실시예]

다음과 같은 성분들을 사용하였다.

고체분들을 완전히 혼합하고 액체성분들을 혼합한 다음, 액체 혼합물을 고체 혼합물에 가하고 서로 완전히 혼합하였다.

이 혼합물을 다이에 놓고 13.5kg/㎠의 압력을 가하였다. 수지가 경화되었을때, 슬래브 형태의 이 혼합물을 다이에서 꺼냈다.

이 슬래브는 부드럽고 균일한 외관을 가졌으며, 비중은 0.68g/cc 이었고 파열계수는 24kg/㎠ 이었다.

이 슬래브를 용융 강철에 접촉시켜 시험한 결과, 연기나 증기가 거의 방출되지 않았고 강철이 침투되지 않았으며, 강철이 고화되었을때 그 강철로부터 쉽게 떨어진다는 것을 발견하였다.

실리카 분말과 섬유질이 제거된 사탕수수 깍지와의 함량비를 변화시키거나 혹은 압력을 여러가지로 변화시키면, 일반적으로는 유사하지만 비중이 다른 슬래브가 얻어진다.

Claims (1)

1. 입자상의 내화성 물질과 결합제로 구성되며 야금용 용기에 사용되기 위한 내화성 및 열절연성 성형물을 제조하기 위한 방법에 있어서, 섬유질이 제거된 사탕수수 깍지 등과 내화성 물질과 결합제를 혼합하고, 이것을 성형기에 넣고, 압력을 가하여 결합제를 경화시킴을 특징으로 하는 내화성 및 열절연성 성형물의 제조방법.