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KR101744455B1 - 무기섬유를 이용한 부정형 내화재 조성물 - Google Patents

무기섬유를 이용한 부정형 내화재 조성물 Download PDF

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KR101744455B1
KR101744455B1 KR1020160128909A KR20160128909A KR101744455B1 KR 101744455 B1 KR101744455 B1 KR 101744455B1 KR 1020160128909 A KR1020160128909 A KR 1020160128909A KR 20160128909 A KR20160128909 A KR 20160128909A KR 101744455 B1 KR101744455 B1 KR 101744455B1
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송태승
윤원태
임만혁
김홍균
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케이씨케미칼 주식회사
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Abstract

무기섬유를 이용한 부정형 내화재 조성물 제조방법이 개시된다. 이 방법은, 절단 길이 약 5 ~ 20mm의 세라믹 파이버 2 ~ 35 중량부, 고순도 알루미나 시멘트 5 ~ 65 중량부, 뮬라이트, 카올린 샤모트, 용융알루미나 및 용융실리카를 포함하는 골재 5 ~ 75 중량부를 무중력 혼합기에서 1차 혼합하여 1차 혼합물을 만들고, 점도를 부여하기 위한 고점도 수용성 셀룰로오스 0.01 ~ 1 중량부, 세라믹 파이버와 골재와의 결합력을 부여하기 위한 결합제인 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer) 0.01 ~ 1 중량부와, 수분량을 줄여주고 작업성을 개선하기 위한 감수 및 유동화제인 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate) 0.01 ~ 5 중량부와, 경화촉진제로 알칼리계 금속 탄산염 경화촉진제 0.05 ~ 1 중량부를 미리 혼합한 첨가제 혼합물을 상기 1차 혼합물에 투입한 후 2차 혼합하여 부정형 내화재 조성물을 얻는다.

Description

무기섬유를 이용한 부정형 내화재 조성물{Unshaped refractory material composite using inorganic fiber}
본 발명은 무기섬유를 이용한 부정형 내화재 조성물에 관한 것으로서, 가열로용 내화물, 턴디쉬 또는 래들커버용 내화물 제조에 적합한, 무기섬유를 이용한 내화재 조성물에 관한 것이다.
내화 캐스타블의 경우, 접착력이 나쁘고 천정이나 벽체시공 시 높은 비중으로 인해 흘러내림 등의 문제가 발생하여 바로 시공할 수 없는 단점이 있었다. 더욱이 800℃ 이상의 고온에서는 결합력과 스폴링(Spalling), 크랙(Crack), 및 단열성이 극히 나빠지는 문제점이 있다. 파이버 캐스트(fiber cast)의 경우에 있어서는, 자연 상태에서 양생이 되지 않는 관계로 소성을 하여야 하기 때문에 사용상의 문제가 있고 건조 후에는 표면 자체가 단단하지 않고 스폰지와 같이 되는 현상이 나타나며, 풍압 등이 심한 경우는 표면 자체가 손실되는 경우가 있어 로 내의 풍압이 있는 곳에서는 사용하지 않고 외부 단열 용도로만 사용하고 있는 실정이다. 이에 대해, 기존 문제점들을 개선할 수 있는 무기섬유를 이용한 부정형 내화재 조성물이 제안된 바 있다. 이 기술은 대한민국 특허등록 제0142909호에 개시되어 있다. 개시된 바에 따르면, 종래 기술은 결합력과 내화도, 단열을 위하여 무기섬유(Ceramic fiber)와 알루미나 시멘트를 포함하여 이루어진다. 그러나 종래 기술은 가열로용 내화물, 턴디쉬 또는 래들커버용 내화물 등의 제조를 위한 부정형 내화재 조성물의 여러 상충하는 조건들, 즉, 충분한 단열성과 강도, 양생 용이성 및 내화도 증가와 내스폴링성 및 크랙 방지 성능 증가 등을 만족시키는데 어려움이 있었다. 또한, 종래기술은 상온에서의 충분한 접착력 확보에 어려움이 있었고, 양생의 조절이 어렵고 무기섬유와 골재가 분리되거나 유동성이 떨어지는 작업상의 문제점이 있었다.
대한민국 특허등록번호 제0142909호(1998. 04. 06.)
따라서 본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 가열로용 내화물, 턴디쉬 또는 래들커버용 내화물 등의 제조에 이용될 때, 충분한 단열성, 강도, 양생 용이성, 우수한 내화도를 가지며, 스폴링 및 크랙을 줄일 수 있도록 개선된, 무기섬유를 이용한 내화재 조성물을 제공하는 것이다.
본 발명의 일측면에 따른 무기섬유를 이용한 부정형 내화재 조성물은, 무기섬유로서 세라믹 파이버(ceramic fiber) 2 ~ 35 중량부와, 바인더(binder)로서 알루미나 시멘트 5 ~ 65 중량부와, 골재로서 뮬라이트, 점토, 카올린샤모트, 소성 알루미나, 용융 알루미나, 규사, 실리콘, 용융 실리콘, 규석, 반규석, 납석, 산화알루미늄 및 산화크로뮴을 포함하는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 골재 5 ~ 75 중량부와, 점도부여제 0.01 ~ 1 중량부와, 경화촉진제 0.05 ~ 1 중량부와, 상기 세라믹 파이버와 상기 골재 사이에 결합력을 부여하는 결합제 0.01 ~ 1 중량부와, 감수 및 유동화제 0.01 ~ 5 중량부를 포함한다.
일 실시예에 따라, 상기 골재는 뮬라이트, 카올린 샤모트, 용융 알루미나 및 용융 실리카의 혼합물로 이루어지며, 상기 골재 총 중량에 대하여 상기 용융 알루미나의 중량이 1/2 미만인 것이 바람직하다.
일 실시예에 따라, 상기 점도부여제는 고점도 수용성 셀룰로오스를 포함하고, 상기 결합제는 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer)를 포함하고, 상기 감수 및 유동화제로는 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate)를 포함할 수 있다.
일 실시예에 따라, 상기 세라믹 파이버의 Al2O3 성분 함량은 13wt% 이고, 상기 알루미나 시멘트의 Al2O3 성분 함량은 25wt%이고, 상기 뮬라이트의 Al2O3 성분 함량은 7wt%이고, 상기 카올린 샤모트의 Al2O3 성분 함량은 9wt%이고, 상기 용융 알루미나의 Al2O3 성분 함량은 5wt%일 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따라 부정형 내화재 조성물의 제조방법이 제공되며, 상기 제조방법은, 절단 길이 약 5 ~ 20mm의 세라믹 파이버 2 ~ 35 중량부, 고순도 알루미나 시멘트 5 ~ 65 중량부, 뮬라이트, 카올린 샤모트, 용융알루미나 및 용융실리카를 포함하는 골재 5 ~ 75 중량부를 무중력 혼합기에서 1차 혼합하여 1차 혼합물을 만들고, 점도를 부여하기 위한 고점도 수용성 셀룰로오스 0.01 ~ 1 중량부, 세라믹 파이버와 골재와의 결합력을 부여하기 위한 결합제인 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer) 0.01 ~ 1 중량부와, 수분량을 줄여주고 작업성을 개선하기 위한 감수 및 유동화제인 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate) 0.01 ~ 5 중량부와, 경화촉진제로 알칼리계 금속 탄산염 경화촉진제 0.05 ~ 1 중량부를 미리 혼합한 첨가제 혼합물을 상기 1차 혼합물에 투입한 후 2차 혼합하여 부정형 내화재 조성물을 얻는다.
본 발명은 가열로용 내화물, 턴디쉬 또는 래들커버용 내화물 등의 제조를 위한 부정형 내화재 조성물의 여러 상충하는 조건들, 즉, 충분한 단열성과 강도, 양생 용이성 및 내화도 증가와 내스폴링성 및 크랙 방지 성능 증가 등을 모두 만족시킬 수 있다. 또한 본 발명은 상온에서의 충분한 접착력 확보가 용이하고 양생 조절이 쉬우며, 무기섬유와 골재가 분리되거나 유동성이 떨어지는 작업상의 문제점을 해결한다.
도 1은 본 발명에 따른 부정형 내화재 조성물의 조성비 범위 및 효과를 전반적으로 설명하기 위한 표이다.
도 2는 본 발명의 실시예와 여러 비교예들의 조성비 등을 나타낸 표이다.
도 3은 본 발명의 실시예와 비교예들의 주요 물성을 비교하여 나타낸 표이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 부정형 내화재 조성물은, 무기섬유로서 세라믹 파이버(ceramic fiber) 2 ~ 35 중량부와, 바인더(binder)로서 알루미나 시멘트 5 ~ 65 중량부와, 뮬라이트, 점토, 카올린샤모트, 소성 알루미나, 용융 알루미나, 규사, 실리콘, 용융 실리콘, 규석, 반규석, 납석, 산화알루미늄 및 산화크로뮴을 포함하는 그룹으로부터 선택된 1종 이상의 골재 5 ~ 75 중량부와, 첨가제로서, 점도부여제 0.01 ~ 1 중량부, 경화촉진제 0.05 ~ 1 중량부, 결합제 0.01 ~ 1 중량부, 감수 및 유동화제 0.01 ~ 5 중량부를 포함하여 이루어진다.
상기 세라믹 파이버는, 본 발명의 부정형 내화재 조성물로 제조된 내화재가 낮은 비중으로도 충분한 단열성을 보장하도록 해주는 주요 성분이며, 대략 5 ~ 20mm 크기로 절단 파쇄된 것이 사용된다. 상기 세라믹 파이버가 2 중량부 미만인 경우, 내화재 조성물 내에 넓게 그리고 균일하게 분포하지 못하여, 최종 제조된 내화재의 단열성 확보에 기여하지 못하게 된다. 반대로 세라믹 파이버가 35 중량부를 초과하는 경우, 세라믹 파이버 과다로 인해, 조성물의 배합 및 양생이 어렵고, 최종 제조된 내화재의 압축(곡) 강도가 낮고 선변화율(수축율)이 심하며, 크랙이나 부스러짐 발생이 심하므로 이용이 어렵다.
상기 알루미나 시멘트는, 세라믹 파이버, 골재 등이 높은 결합력으로 결합될 수 있도록 해주는 바인더 역할을 주로 하는 한편, 본 발명에 따른 조성물로 최종 제작된 내화재의 내화도를 크게 높이는 역할을 한다. 상기 알루미나 시멘트가 5 중량부 미만으로 혼합되는 경우, 양생이 어렵고 나쁜 결합력에 의해 강도가 크게 저하될 수 있다. 반대로 상기 알루미나 시멘트가 65 중량부를 초과하여 혼합되는 경우, 양생시 심한 발열이 문제가 되며, 스폴링과 크랙 발생율이 크게 증가된다. 이에 더하여, 비싼 알루미나 시멘트의 함량 증가로 인해 제조 원가 또한 증가한다.
상기 골재는, 알루미나 시멘트와 함께 내화도와 압축(곡) 강도를 높이는 한편, 내스폴링성을 증가시킨다. 상기 골재가 5 중량부 미만으로 혼합되는 경우, 내화도 및 강도가 저하되고, 수축률이 증가하여 스폴링과 크랙 발생 가능성이 높아진다. 반대로, 75 중량부를 초과하는 경우, 내화도 및 압축(곡) 강도가 크게 저하될 수 있다.
상기 골재는 뮬라이트, 카올린 샤모트, 용융 알루미나 및 용융 실리카가 대략 2:4:1:1로 혼합된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 이때, 전체 골재 중량에 대하여 용융 알루미나 중량의 비가 1/2보다 큰 경우, 소성 후 심한 스폴링 현상이 일어날 수 있다. 따라서, 전체 골재 중량에 대하여 용융 알루미나의 중량이 1/2 미만이 되도록 하는 것이 바람직하다.
상기 골재는 5.0 ~ 3.0mm(A입도 골재), 3.0 ~ 1.0mm(B 입도 골재), 1.0 ~ 0mm(C 입도 골재), 0.5 ~ 0mm(D 입도 골재), 0.075 ~0mm(E 입도 골재)의 골재들을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하며, 이때의 A 입도 골재, B 입도 골재, C 입도 골재, D 입도 골재, E 입도 골재의 혼합 비율은 대략 2 : 3 : 2 :1: 2인 것이 바람직하다. 전체적으로 입도의 비율이 적절히 이루어지지 않을 경우, 소성 후 심한 수축의 발생 또는 강도저하를 유발할 수 있다.
또한, 첨가제로는 점도부여제, 경화촉진제, 결합제, 감수 및 유동화제 첨가된다. 상기 점도부여제로는 수용성 폴리머, 더 구체적으로는, 고점도 수용성 셀룰로오스가 0.01 ~ 1 중량부 첨가되고, 상기 경화촉진제로는 알칼리계 금속 탄산염 등이 0.05 ~ 1 중량부 첨가되고, 결합제로는 아크릴계, 아크릴산계, 아미드산계 또는 그 공중합체, 더 바람직하게는, 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer)가 0.01 ~ 1 중량부가 첨가되며, 감수 및 유동화제로는 나프탈렌계, 멜라민계, 폴리카르본산계 금속염 등, 더 바람직하게는, 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate)가 0.01 ~ 5 중량부가 첨가된다. 여기에서, 점도부여제 및 경화 촉진제의 조성비가 과도하면, 양생시 심한 발열이 발생하고 부분적 크랙이 진행되며, 소성 후 스폴링 현상이 발생한다. 그리고, 점도부여제 및 결합제의 조성비가 증가하면 양생이 지연되고 건조 후 부스러짐이 발생하며, 낮은 강도와 수축률 증가와 같은 문제점이 발생된다.
이제 본 발명의 구체적인 실시예와 비교예들을 설명할 것이며, 도 2에는 실시예와 각 비교예의 조성비 등을 나타내고, 도 3에 실시예와 비교예들의 주요 물성을 비교하여 나타낸다.
[실시예]
절단 길이 약 5 ~ 20mm의 세라믹 파이버 25 중량부, 고순도 알루미나 시멘트 35 중량부, 골재로 사용하기 위한 뮬라이트 10 중량부, 카올린 샤모트 20 중량부, 용융알루미나 5 중량부 및 용융실리카 5 중량부를 무중력 혼합기에서 1차 혼합하고, 점도를 부여하기 위한 고점도 수용성 셀룰로오스 0.5 중량부와 세라믹 파이버와 골재와의 결합력을 부여하기 위한 결합제인 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer) 0.5 중량부와, 수분량을 줄여주고 작업성을 개선하기 위한 감수제로 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate) 0.5 중량부와, 경화촉진제로 알칼리계 금속 탄산염 0.1 중량부를 각각 미리 혼합 후 상기 1차 혼합한 조성물에 투입한 후 2차 혼합하여, 부정형 경량 단열 내화재의 조성물을 얻었다. 이 실시예 조성물에 있어서, 세라믹 파이버의 Al2O3 성분 함량은 13wt% 이고, 알루미나 시멘트의 Al2O3 성분 함량은 25wt%이고, 뮬라이트의 Al2O3 성분 함량은 7wt%이고, 카올린 샤모트의 Al2O3 성분 함량은 9wt%이고, 용융 알루미나의 Al2O3 성분 함량은 5wt%이다.
이때, 상기 골재는 5.0 ~ 3.0mm(A입도 골재), 3.0 ~ 1.0mm(B 입도 골재), 1.0 ~ 0mm(C 입도 골재), 0.5 ~ 0mm(D 입도 골재), 0.075 ~0mm(E 입도 골재)의 골재들을 2 : 3 : 2 :1: 2로 혼합하여 사용하였다.
부정형 경량 단열 내화재 조성물로 얻어질 수 있는 내화물의 물성을 확인하기 위해, 상기 조성물을 배합이 가능한 최소한의 물과 고르게 혼합한 후 몰드들(40mm×40mm×160mm 및 40mm×40mm×40mm)에 각각 넣고 진동 바이브레이터를 이용해 최밀 충진 후 상온에서 24시간 양생하여 시편들을 제작하였다. 양생 후 110℃에서 24시간 동안 건조시킨 후 40mm×40mm×40mm 시편으로 압축강도와 비중 및 내화도를 측정하였으며, 40mm×40mm×160mm 시편은 크기 측정 후 1,100℃에서 3시간 소성 후 수축률과 스폴링성을 관찰하였다.
[비교예 1]
절단 길이 약 5 ~ 20mm의 세라믹 파이버 1 중량부, 고순도 알루미나 시멘트 45 중량부, 골재로 사용하기 위한 뮬라이트 20 중량부, 카올린 샤모트 20 중량부, 용융알루미나 7 중량부 및 용융실리카 7 중량부를 무중력 혼합기에서 1차 혼합하고, 점도를 부여하기 위한 고점도 수용성 셀룰로오스 0.5 중량부와 세라믹 파이버와 골재와의 결합력을 부여하기 위한 결합제인 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer) 0.5 중량 부와, 수분량을 줄여주고 작업성을 개선하기 위한 감수제로 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate) 0.5 중량부와, 경화촉진제로 알칼리계 금속 탄산염 0.1 중량부를 각각 미리 혼합 후 상기 1차 혼합한 조성물에 투입한 후 2차 혼합하여, 부정형 경량 단열 내화재의 조성물을 얻었다. 비교예 1 조성물에 있어서, 세라믹 파이버의 Al2O3 성분 함량은 1wt% 이고, 알루미나 시멘트의 Al2O3 성분 함량은 32wt%이고, 뮬라이트의 Al2O3 성분 함량은 14wt%이고, 카올린 샤모트의 Al2O3 성분 함량은 9wt%이고, 용융 알루미나의 Al2O3 성분 함량은 7wt%이다.
부정형 경량 단열 내화재의 조성물로 얻어질 수 있는 내화물의 물성을 확인하기 위해, 실시예와 1과 동일한 방식으로 40mm×40mm×40mm 시편과 40mm×40mm×160mm 시편을 제작하여, 40mm×40mm×40mm 시편으로는 압축강도와 비중 및 내화도를 측정하였으며, 40mm×40mm×160mm 시편은 크기 측정 후 1,100℃에서 3시간 소성 후 수축률과 스폴링성을 관찰하였다.
[비교예 2]
절단 길이 약 5 ~ 20mm의 세라믹 파이버 36 중량부, 고순도 알루미나 시멘트 25 중량부, 골재로 사용하기 위한 뮬라이트 10 중량부, 카올린 샤모트 19 중량부, 용융알루미나 5 중량부 및 용융실리카 5 중량부를 무중력 혼합기에서 1차 혼합하고, 점도를 부여하기 위한 고점도 수용성 셀룰로오스 0.5 중량부와 세라믹 파이버와 골재와의 결합력을 부여하기 위한 결합제인 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer) 0.5 중량부와, 수분량을 줄여주고 작업성을 개선하기 위한 감수제로 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate) 0.5 중량부와, 경화촉진제로 알칼리계 금속 탄산염 0.1 중량부를 각각 미리 혼합 후 상기 1차 혼합한 조성물에 투입한 후 2차 혼합하여, 부정형 경량 단열 내화재의 조성물을 얻었다. 비교예 2 조성물에 있어서, 세라믹 파이버의 Al2O3 성분 함량은 18wt% 이고, 알루미나 시멘트의 Al2O3 성분 함량은 18wt%이고, 뮬라이트의 Al2O3 성분 함량은 7wt%이고, 카올린 샤모트의 Al2O3 성분 함량은 9wt%이고, 용융 알루미나의 Al2O3 성분 함량은 5wt%이다.
부정형 경량 단열 내화재의 조성물로 얻어질 수 있는 내화물의 물성을 확인하기 위해, 실시예 1 및 비교예 1과 동일한 방식으로 40mm×40mm×40mm 시편과 40mm×40mm×160mm 시편을 제작하여, 40mm×40mm×40mm 시편으로는 압축강도와 비중 및 내화도를 측정하였으며, 40mm×40mm×160mm 시편은 크기 측정 후 1,100℃에서 3시간 소성 후 수축률과 스폴링성을 관찰하였다.
[비교예 3]
절단 길이 약 5 ~ 20mm의 세라믹 파이버 25 중량부, 고순도 알루미나 시멘트 35 중량부, 골재로 사용하기 위한 뮬라이트 10 중량부, 카올린 샤모트 10 중량부, 용융알루미나 20 중량부를 무중력 혼합기에서 1차 혼합하고, 점도를 부여하기 위한 고점도 수용성 셀룰로오스 0.5 중량부와 세라믹 파이버와 골재와의 결합력을 부여하기 위한 결합제인 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer) 0.5 중량부와, 수분량을 줄여주고 작업성을 개선하기 위한 감수제로 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate) 0.5 중량부와, 경화촉진제로 알칼리계 금속 탄산염 0.1 중량부를 각각 미리 혼합 후 상기 1차 혼합한 조성물에 투입한 후 2차 혼합하여, 부정형 경량 단열 내화재의 조성물을 얻었다. 비교예 3 조성물에 있어서, 세라믹 파이버의 Al2O3 성분 함량은 13wt% 이고, 알루미나 시멘트의 Al2O3 성분 함량은 25wt%이고, 뮬라이트의 Al2O3 성분 함량은 7wt%이고, 카올린 샤모트의 Al2O3 성분 함량은 5wt%이고, 용융 알루미나의 Al2O3 성분 함량은 20wt%이다.
부정형 경량 단열 내화재의 조성물로 얻어질 수 있는 내화물의 물성을 확인하기 위해, 실시예 1 및 비교예 1, 2와 동일한 방식으로 40mm×40mm×40mm 시편과 40mm×40mm×160mm 시편을 제작하여, 40mm×40mm×40mm 시편으로는 압축강도와 비중 및 내화도를 측정하였으며, 40mm×40mm×160mm 시편은 크기 측정 후 1,100℃에서 3시간 소성 후 수축률과 스폴링성을 관찰하였다.
[비교예 4]
절단 길이 약 5 ~ 20mm의 세라믹 파이버 25 중량부, 고순도 알루미나 시멘트 35 중량부, 골재로 사용하기 위한 뮬라이트 10 중량부, 카올린 샤모트 20 중량부, 용융알루미나 5 중량부와 용융실리카 5 중량부를 무중력 혼합기에서 1차 혼합하고, 점도를 부여하기 위한 고점도 수용성 셀룰로오스 0.5 중량부와 세라믹 파이버와 골재와의 결합력을 부여하기 위한 결합제인 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer) 0.5 중량부와, 수분량을 줄여주고 작업성을 개선하기 위한 감수제로 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate) 0.5 중량부와, 경화촉진제로 알칼리계 금속 탄산염 1 중량부를 각각 미리 혼합 후 상기 1차 혼합한 조성물에 투입한 후 2차 혼합하여, 부정형 경량 단열 내화재의 조성물을 얻었다. 비교예 4 조성물에 있어서, 세라믹 파이버의 Al2O3 성분 함량은 13wt% 이고, 알루미나 시멘트의 Al2O3 성분 함량은 25wt%이고, 뮬라이트의 Al2O3 성분 함량은 7wt%이고, 카올린 샤모트의 Al2O3 성분 함량은 9wt%이고, 용융 알루미나의 Al2O3 성분 함량은 5wt%이다.
부정형 경량 단열 내화재의 조성물로 얻어질 수 있는 내화물의 물성을 확인하기 위해, 실시예 1 및 비교예 1, 2, 3과 동일한 방식으로 40mm×40mm×40mm 시편과 40mm×40mm×160mm 시편을 제작하여, 40mm×40mm×40mm 시편으로는 압축강도와 비중 및 내화도를 측정하였으며, 40mm×40mm×160mm 시편은 크기 측정 후 1,100℃에서 3시간 소성 후 수축률과 스폴링성을 관찰하였다.
[비교예 5]
절단 길이 약 5 ~ 20mm의 세라믹 파이버 25 중량부, 고순도 알루미나 시멘트 35 중량부, 골재로 사용하기 위한 뮬라이트 10 중량부, 카올린 샤모트 20 중량부, 용융알루미나 5 중량부와 용융실리카 5 중량부를 무중력 혼합기에서 1차 혼합하고, 점도를 부여하기 위한 고점도 수용성 셀룰로오스 1 중량부와 세라믹 파이버와 골재와의 결합력을 부여하기 위한 결합제인 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer) 1 중량부와, 수분량을 줄여주고 작업성을 개선하기 위한 감수제로 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate) 0.5 중량부와, 경화촉진제로 알칼리계 금속 탄산염 0.1 중량부를 각각 미리 혼합 후 상기 1차 혼합한 조성물에 투입한 후 2차 혼합하여, 부정형 경량 단열 내화재의 조성물을 얻었다. 비교예 5 조성물에 있어서, 세라믹 파이버의 Al2O3 성분 함량은 13wt% 이고, 알루미나 시멘트의 Al2O3 성분 함량은 25wt%이고, 뮬라이트의 Al2O3 성분 함량은 7wt%이고, 카올린 샤모트의 Al2O3 성분 함량은 9wt%이고, 용융 알루미나의 Al2O3 성분 함량은 5wt%이다.
부정형 경량 단열 내화재의 조성물로 얻어질 수 있는 내화물의 물성을 확인하기 위해, 실시예 1 및 비교예 1, 2, 3, 4와 동일한 방식으로 40mm×40mm×40mm 시편과 40mm×40mm×160mm 시편을 제작하여, 40mm×40mm×40mm 시편으로는 압축강도와 비중 및 내화도를 측정하였으며, 40mm×40mm×160mm 시편은 크기 측정 후 1,100℃에서 3시간 소성 후 수축률과 스폴링성을 관찰하였다.
[비교 평가]
도 3에서와 같이, 실시예에 따라 제조된 내화재는, 비중이 낮고(경량성이 좋고), 적정 압축 강도와 내화 온도를 가지며 선변화율이 낮으면서도, 내스폴링성과 단열성이 우수함을 확인할 수 있었다. 비교예 1에 따라 제조된 내화재는 단열성이 나쁘고, 비중이 증가되어 경량성이 나쁨을 확인할 수 있었다. 또한, 적은 양의 세라믹 파이버가 세라믹 파이버의 불균일 배합을 초래한다. 비교예 2에 따라 제조된 내화재는 강도가 낮고 내화도가 떨어지며, 수분 배합 어렵고, 수축률이 심하고, 크랙과 부스러짐이 발생한다. 비교예 3에 따라 제조된 내화재는 과도한 용융 알루미나 혼합량에 의해 소성 후 심한 스폴링 현상이 초래된다. 비교예 4로부터 경화 촉진제의 조성비 증가로 인해 양생시 발열이 심하게 발생하고, 부분적으로 크랙 진행되며, 소성 후 스폴링 현상이 초래됨을 알 수 있었다. 비교예 5로부터 점도부여제 및 결합제 조성비 증가가 양생 지연, 건조 후 부분적인 부스러짐, 낮은 강도, 수축률 증가를 초래함을 알 수 있었다.

Claims (5)

  1. 절단 길이 5 ~ 20mm의 세라믹 파이버 25 중량부, 고순도 알루미나 시멘트 35 중량부, 뮬라이트 10 중량부, 카올린 샤모트 20 중량부, 용융알루미나 5 중량부 및 용융실리카 5 중량부를 포함하는 골재를 무중력 혼합기에서 1차 혼합하여 1차 혼합물을 만들고, 점도를 부여하기 위한 고점도 수용성 셀룰로오스 0.5 중량부, 세라믹 파이버와 골재와의 결합력을 부여하기 위한 결합제인 아크릴레이츠 및 아크릴아미드 공중합체(Acrylates and Acrylamide Copolymer) 0.5 중량부와, 수분량을 줄여주고 작업성을 개선하기 위한 감수 및 유동화제인 소듐 나프탈렌술폰산 포름알데히드 축합중합체(Sodium Naphthalenesulfonic acid formaldehyde polycondensate) 0.5 중량부와, 경화촉진제로 알칼리계 금속 탄산염 경화촉진제 0.1 중량부를 미리 혼합한 첨가제 혼합물을 상기 1차 혼합물에 투입한 후 2차 혼합하여 부정형 내화재 조성물을 얻되, 상기 세라믹 파이버의 Al2O3 성분 함량은 13wt% 이고, 상기 알루미나 시멘트의 Al2O3 성분 함량은 25wt%이고, 상기 뮬라이트의 Al2O3 성분 함량은 7wt%이고, 상기 카올린 샤모트의 Al2O3 성분 함량은 9wt%이고, 용융 알루미나의 Al2O3 성분 함량은 5wt%인 것을 특징으로 하는 무기섬유를 이용한 부정형 내화재 조성물 제조방법.
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