KR101990464B1 - Inorganic binder for high temperature insulating materials, superhigh temperature insulating materials containing the same and Manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 무기바인더 및 이를 이용하여 제조한 내화단열재에 관한 것으로서, 좀 더 구체적으로 설명하면 저온 경화성이 우수하면서 융점이 높은 고온 내화단열재용 무기바인더 및 이를 이용하여 제조한 고온에서의 열변형이 매우 적은 내화단열재에 관한 것이다.More particularly, the present invention relates to an inorganic binder for a high-temperature fire-resistant and heat insulating material excellent in low-temperature curing property and high melting point, and a heat- And less fire resistant insulation.
Description
본 발명은 고온 내화단열재 제조에 사용되는 무기바인더, 이를 포함하는 고온 내화단열재 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an inorganic binder used for manufacturing a high-temperature fire-resistant insulation material, a high-temperature fire-resistant insulation material containing the same, and a method for manufacturing the same.
일반적으로 경량 단열재는 나노 크기의 실리카 분말, 예로 퓸드 실리카를 주성분으로 하여 탄화규소 또는 티타니아와 같은 입자를 불투명화제로 첨가하고 구조강화를 위해 세라믹 섬유를 추가하여 보드형태로 제조된다. Generally, lightweight insulating materials are prepared in the form of a board by adding nano-sized silica powder, for example, fumed silica as a main component, particles such as silicon carbide or titania as an opacifying agent, and ceramic fibers for reinforcing the structure.
나노크기의 실리카 분말의 한 종류인 퓸드 실리카 (Fumed silica)는 실리카 (SiO4) 사면체 구조가 비규칙적으로 연결된 그물망 구조를 형성하여 나노 수준의 기공크기를 가지고 있어서 이러한 소재로 만든 단열재는 공기의 열전도도보다 더 낮은 열전도도를 가질 수 있다. Fumed silica, a kind of nano-sized silica powder, has a nano-level pore size by forming a network structure of silica (SiO 4 ) tetrahedral structure connected irregularly, It can have a lower thermal conductivity than that.
또한 실리카의 비흡수계수 (specific absorption coefficient)는 8 μm 이하의 파장에서는 매우 작기 때문에 순수한 실리카의 복사열전도는 온도가 증가됨에 따라 증가한다고 알려져 있다. It is also known that the specific absorption coefficient of silica is very small at wavelengths below 8 μm, so that the radiative thermal conductivity of pure silica increases with increasing temperature.
따라서 고온에서 복사열전도를 방지하기 위하여 퓸드 실리카를 주성분으로 하는 단열재에 고온에서 복사에 의한 열전도를 감소시킬 수 있는 불투명화제가 첨가된다. Therefore, in order to prevent radiant heat conduction at high temperatures, an opacifying agent is added to the thermal insulator whose main component is fumed silica, which can reduce heat conduction by radiation at high temperature.
이러한 불투명화제로 블랙카본과 철 티타늄 옥사이드(예를 들어 티탄철석 또는 루콕신), 지르코니움 실리케이드(지르콘), 지르코니움 옥사이드(지르코니아), 산화철(예를 들어 적철광) 및 이의 혼합물, 탄화규소, 티타니아와 같은 산화물이 공지되어 있다. 블랙카본의 경우, 불투명화제로 유용하게 사용되나 300℃ 이상의 공기 중에서 산화가 일어나 고온에서는 사용하기 어렵다. Such opacifying agents include black carbon and iron titanium oxide (for example, titanium oxide or rucoxine), zirconium silicide (zirconium), zirconium oxide (zirconia), iron oxide (for example hematite) , And titania are known. In the case of black carbon, it is useful as an opacifying agent, but it is oxidized in air at 300 ° C or higher and is difficult to use at high temperatures.
그리고, 종래의 내화단열재가 고온에서 급격히 수축 또는 팽창하여 균열을 일으키고 이로 인한 열전도율 상승의 문제점이 있으며, 또한 무기섬유를 이용한 기존의 내화단열재의 경우, 고온에서 수축하는 것이 무기섬유 고유의 성질이어서 수축 자체를 없앨 수는 없었다. 이를 방지하기 위해 수축이 되더라도 이를 상쇄시키기 위해서 팽창제를 사용했는데, 일반적인 팽창재는 1,300℃까지 그 성질을 유지하기 어려운 문제가 있었다.In addition, in the case of conventional fire-proof and heat-insulating materials using inorganic fibers, shrinkage at high temperatures is inherent in the inorganic fibers, so that shrinkage or shrinkage occurs at high temperatures, I could not eliminate myself. In order to prevent this, a swelling agent is used to offset the shrinkage even if the shrinkage occurs. However, the general expansion agent has a problem that it is difficult to maintain its properties until 1,300 ° C.
그리고, 보일러, 온열히트 등에 사용되던 기존의 내화단열재는 1,300℃의 고온에서 열에 의한 휨 변형이 발생되고, 열충격 강도가 약하여 단열재에 균열이 발생하는 문제가 있었다.In addition, existing fire-proof thermal insulation materials used in boilers, thermal heat, and the like have a problem in that bending deformation due to heat occurs at a high temperature of 1,300 ° C and cracks are generated in the heat insulation material due to low thermal shock resistance.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 내화단열재에 사용되는 바인더가 저온 경화성 및 높은 융점을 가져야 내화단열재의 고온에서의 열변형 및 열충격에 대한 안정성을 확보할 수 있음을 인식하여 많은 연구 끝에 내화단열재 제조에 사용되는 최적의 조성 및 조성비를 가지는 무기바인더를 완성하게 되었다. 즉, 본 발명은 고온 내화단열재용 무기바인더 및 이를 이용하여 제조한 고온 내화단열재를 제공하는데 그 목적이 있다.In order to solve the above problems, the present inventors have recognized that the binder used for the fire-proof thermal insulation material should have a low-temperature curing property and a high melting point so that the heat-resistant and heat- An inorganic binder having an optimum composition and a composition ratio used for producing a heat insulating material has been completed. That is, an object of the present invention is to provide an inorganic binder for a high-temperature fire-resistant insulating material and a high-temperature fire-resistant insulating material manufactured using the same.
상기 과제를 해결하기 위한 본 발명의 고온 내화단열재용 무기바인더는 SiO2를 35 ~ 45 중량%, Na2O 0.01 ~ 1 중량% 및 잔량의 용매를 포함한다.In order to solve the above problems, the inorganic binder for high temperature fire-resistant insulating material of the present invention contains 35 to 45% by weight of SiO 2 , 0.01 to 1% by weight of Na 2 O and a residual amount of a solvent.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 무기바인더는 경화시키는 경우, 경화된 무기바인더는 규소원자(Si) 29 ~ 38 at%, 산소원자(O) 60 ~ 70 at%, 나트륨원자(Na) 0.5 ~ 1 at% 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, when the inorganic binder of the present invention is cured, the cured inorganic binder contains 29 to 38 at% of silicon atoms (Si), 60 to 70 at% of oxygen atoms (O) Na) 0.5 to 1 at% and other unavoidable impurities.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 무기바인더는 비중이 1.20 ~ 1.35일 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the inorganic binder of the present invention may have a specific gravity of 1.20 to 1.35.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 무기바인더는 pH 9 ~ 11일 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the inorganic binder of the present invention may have a pH of 9 to 11.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 무기바인더는 20℃에서 점도가 50 cps 이하일 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the inorganic binder of the present invention may have a viscosity of 50 cps or less at 20 ° C.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 상기 무기바인더는 250℃ ~ 300℃ 하에서 경화시, 20분 이하 내에 경화가 될 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the inorganic binder of the present invention can be cured within 250 minutes at 300 占 폚 or below within 20 minutes.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 경화된 무기바인더는 융점이 1,400℃ 이상일 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the cured inorganic binder may have a melting point of 1,400 ° C or higher.
본 발명의 다른 목적은 앞서 설명한 다양한 형태의 무기바인더를 이용한 고온 내화단열재에 관한 것으로서, 세라믹 파이버 및 상기 무기바인더를 포함한다.Another object of the present invention is to provide a high temperature refractory insulation using various types of inorganic binders as described above, and includes ceramic fibers and the inorganic binder.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 내화단열재는 상기 세라믹 파이버 5 ~ 15 중량% 및 상기 무기바인더 85 ~ 95 중량%를 포함할 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the high-temperature fire-resistant insulating material of the present invention may contain 5 to 15% by weight of the ceramic fiber and 85 to 95% by weight of the inorganic binder.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 세라믹 파이버는 Al2O3 44 ~ 47 중량%, SiO2 52 ~ 55.4 중량%, Fe2O3 0.2 ~ 0.6 중량%, TiO2 0.05 ~ 0.4 중량%, K2O 0.3 ~ 0.7 중량% 및 Na2O 0.02 ~ 0.7 중량%를 포함할 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the ceramic fiber comprises 44 to 47 wt% of Al 2 O 3 , 52 to 55.4 wt% of SiO 2 , 0.2 to 0.6 wt% of Fe 2 O 3 , 0.05 to 0.4 wt% of TiO 2 , K 2 O 0.3-0.7 wt% and Na 2 O 0.02-0.7 wt%.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 상기 세라믹 파이버는 평균직경 3.5㎛ 이하일 수 있다.In one preferred embodiment of the present invention, the ceramic fiber may have an average diameter of 3.5 mu m or less.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 내화단열재는 내화단열재 내부 및 표면에 형성된 기공의 평균직경이 200㎛ 이하일 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the high-temperature fire-resistant insulation material of the present invention may have an average diameter of pores formed in the surface and inside of the refractory insulation material of 200 m or less.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 내화단열재는 KS L 9016에 의거하여 측정시, 열전도율이 0.035 ~ 0.050 W/mk일 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the high temperature fire-resistant insulating material of the present invention may have a thermal conductivity of 0.035 to 0.050 W / mk when measured according to KS L 9016.
본 발명의 바람직한 일실시예로서, 본 발명의 고온 내화단열재는 850℃에서 24시간 가열 전후의 내화단열재의 팽창율이 5% 이하일 수 있다.As a preferred embodiment of the present invention, the high-temperature fire-resistant insulation material of the present invention may have an expansion coefficient of 5% or less of the fire-resistant insulation material before and after heating at 850 ° C for 24 hours.
본 발명의 또 다른 목적은 고온 내화단열재의 제조방법에 관한 것으로서, 세라믹 파이버와 상기 무기바인더를 혼합 및 교반하여 혼합액을 제조하는 1단계; 상기 혼합액을 성형가공하여 성형체를 제조하는 2단계; 상기 성형체를 열경화 및 건조시키는 3단계; 및 건조된 성형체를 치수 가공하는 4단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a high temperature fire-resistant insulator, comprising the steps of: mixing and stirring a ceramic fiber and an inorganic binder to prepare a mixed solution; A step (2) of forming a molded body by molding the mixed liquid; A third step of thermally curing and drying the molded body; And a fourth step of dimensionally processing the dried molded article.
본 발명의 무기바인더는 저온 경화성이 우수하면서도, 경화 후 융점이 1,400℃ 이상으로 매우 높은 융점을 가지는 바 우수한 불연성을 가질 수 있으며, 나아가 Cd, Pb, Hg, Cr6 + 등의 중금속을 내포하고 있지 않는 바, 인체 무해성을 확보한 무기바인더이다. 또한, 이러한 본 발명의 무기바인더는 고온 내화단열재로 사용하기 적합하며, 상기 고온 내화단열재는 낮은 열전도율, 팽창율을 가지며, 1,300℃ 이상의 고온에서도 열변형 및 열충격에 대한 높은 안정성을 확보할 수 있다.The inorganic binder of the present invention is excellent in low temperature curability but has a melting point of 1,400 ° C or higher after curing and has a very high melting point and can have excellent nonflammability and further contains heavy metals such as Cd, Pb, Hg and Cr 6 + It is an inorganic binder that has secured human body harmlessness. In addition, the inorganic binder of the present invention is suitable for use as a high-temperature fire-resistant insulator. The high-temperature fire-resistant insulator has low thermal conductivity and expansion ratio, and can secure high thermal stability against thermal deformation and thermal shock even at a high temperature of 1,300 ° C or higher.
도 1은 실시예 1의 무기바인더를 열경화시키는 사진을 찍은 것이다.
도 2는 실시예 1의 무기바인더를 200℃, 250℃ 및 300℃에서 열경화시킨 후의 시간별 무게변화를 나타낸 것이다.
도 3a 및 도 3b 각각은 실시예 1 및 비교예 1의 무기바인더를 열경화시킨 후 결정화된 바인더를 찍은 사진이다.
도 4a 및 도 4b 각각은 실시예 1 및 비교예 1의 경화시켜 결정화된 무기바인더의 FE-SEM 측정 사진이다.
도 5a 및 도 5b 각각은 실시예 1 및 비교예 1의 경화시켜 결정화된 무기바인더의 EDS 성분분석 측정 결과이다.
도 6은 실시예 1 및 비교예 1의 경화시켜 결정화된 무기바인더의 XRD 분석 결과이다.
도 7은 실시예 1의 무기바인더의 RoHs 시험성적서이다.
도 8a 및 도 8b 각각은 제조예 및 비교제조예의 내화단열재의 가열 전후의 측면 변형 발생 유무를 확인할 사진이다.
도 9a 및 도 9b 각각은 제조예 1(도 9a) 및 비교제조예 1(도 9b)에서 제조한 단열재를 850℃ 에서 24시간 동안 가열하기 전후에 찍은 사진이다.
도 10a 및 도 10b는 각각은 제조예 1(도 10a) 및 비교제조예 1(도 10b)에서 제조한 단열재를 FE-SEM 측정 사진이며, 단열재 내외부의 기공 크기를 측정한 사진이다.
도 11a 및 도 11b 각각은 제조예 1과 비교제조예 1의 단열재의 고온 하에서의 열변형 안정성을 측정한 사진이다.
도 12는 실시예 1의 단열재를 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰하여 열전도율을 측정한 시험성적서이다.Fig. 1 is a photograph showing a thermally hardened inorganic binder of Example 1. Fig.
Fig. 2 is a graph showing a change in weight with time after heat curing the inorganic binder of Example 1 at 200 캜, 250 캜 and 300 캜.
FIGS. 3A and 3B are photographs of a binder obtained by thermally curing the inorganic binder of Example 1 and Comparative Example 1 and then crystallizing. FIG.
4A and 4B are FE-SEM measurement photographs of the inorganic binders which were cured and crystallized in Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
5A and 5B are the result of analysis of the EDS component of the cured and crystallized inorganic binder of Example 1 and Comparative Example 1, respectively.
Fig. 6 shows XRD analysis results of the cured and crystallized inorganic binder of Example 1 and Comparative Example 1. Fig.
7 is a RoHs test report of the inorganic binder of Example 1. Fig.
8A and 8B are photographs showing the occurrence of lateral deformation before and after heating of the fire-resistant and heat-insulating materials of the production example and the comparative production example.
9A and 9B are photographs taken before and after the heat insulating material prepared in Production Example 1 (FIG. 9A) and Comparative Production Example 1 (FIG. 9B) was heated at 850 ° C. for 24 hours.
10A and 10B are FE-SEM photographs of the heat insulator prepared in Production Example 1 (FIG. 10A) and Comparative Production Example 1 (FIG. 10B), respectively, and photographs of pore sizes of the inside and the outside of the heat insulating material.
11A and 11B are photographs showing the thermal deformation stability of the heat insulating materials of Production Example 1 and Comparative Production Example 1 under high temperature.
12 is a test report in which the thermal conductivity of the heat insulating material of Example 1 is measured by the Korea Institute of Construction & Living Environment Test.
이하에서는 본 발명을 더욱 구체적으로 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail.
본 발명의 고온 내화단열재용 무기바인더(이하, 무기바인더로 칭함)는 SiO2를 Na2O 및 잔량의 용매를 포함한다.The inorganic binder (hereinafter referred to as an inorganic binder) for the high-temperature fire-resistant insulating material of the present invention comprises SiO 2 , Na 2 O and a residual solvent.
이러한, 본 발명의 무기바인더는 규산나트륨 수용액을 투석법, 전기투석법, 산-중화법 또는 이온교환법 등으로 제조할 수 있다. 바람직한 일례를 들면, 규산나트륨 수용액으로부터 Na염을 제거하는 단계; pH를 조절하는 단계; 및 열처리 단계;를 수행하여 제조할 수 있으며, 이렇게 제조한 무기바인더는 SiO2를 35 ~ 45 중량%, Na2O 0.01 ~ 1 중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있으며, 바람직하게는 SiO2를 38 ~ 43 중량%, Na2O 0.01 ~ 0.6 중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있다.Such an inorganic binder of the present invention can be prepared by an aqueous solution of sodium silicate by a dialysis method, an electrodialysis method, an acid-neutralization method, or an ion exchange method. As a preferred example, there is a method of removing Na salt from an aqueous solution of sodium silicate; adjusting the pH; The inorganic binder may contain 35 to 45% by weight of SiO 2 , 0.01 to 1% by weight of Na 2 O and a residual amount of solvent, preferably SiO 2 By weight, 38 to 43% by weight, 0.01 to 0.6% by weight Na 2 O, and the balance solvent.
이때, 상기 SiO2 함량이 35 중량% 미만이면 무기바인더를 이용하여 단열재 제조시, 고온 하에서의 열적 안정성이 떨어져서 단열재에 크랙이 발생하거나 측면 박리 현상이 발생할 수 있으며, SiO2 함량이 45 중량%를 초과하면 바인더의 점도가 증가하는 문제가 있을 수 있으므로 상기 범위 내로 SiO2를 포함하는 것이 좋다.If the content of SiO 2 is less than 35% by weight, the thermal stability under high temperature may be lowered during the production of the heat insulating material by using the inorganic binder. As a result, cracks may be generated in the heat insulating material or side peeling may occur. When the content of SiO 2 exceeds 45% There is a problem that the viscosity of the binder is increased, so it is preferable to include SiO 2 within the above range.
그리고, Na2O는 되도록이면 무기바인더 내 적게 포함하는 것이 좋으며, 1 중량%를 초과하면 무기바인더를 이용하여 단열재 제조시, 고온 하에서의 열적 안정성이 떨어질 수 있으며, 단열재의 다른 조성과의 상용성이 떨어지는 문제가 있을 수 있다. Na 2 O is preferably contained in an inorganic binder in an amount as small as possible. When it exceeds 1% by weight, thermal stability under high temperature may be deteriorated when an insulating material is produced using an inorganic binder, and compatibility with other compositions of the insulating material There may be a falling problem.
그리고, 상기 용매로는 물, 메탄올 및 에탄올 중에서 선택된 단종 또는 2종 이상을 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 휘발성이 적은 물을 사용하는 것이 좋다.The solvent may be a mixture of two or more species selected from among water, methanol and ethanol. Preferably, water with low volatility is used.
이러한 본 발명의 무기바인더는 경화시켜서 용매를 증발된 후, 규소원자(Si) 29 ~ 38 at%, 산소원자(O) 60 ~ 70 at%, 나트륨원자(Na) 0.5 ~ 1 at% 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있으며, 바람직하게는 규소원자 30 ~ 34 at%, 산소원자 60 ~ 66 at%, 나트륨원자 0.5 ~ 0.8 at% 및 기타 불가피한 불순물을 포함할 수 있다.The inorganic binder of the present invention is cured to evaporate the solvent. After the solvent is evaporated, the inorganic binder contains 29 to 38 at% of silicon atoms, 60 to 70 at% of oxygen atoms, 0.5 to 1 at% of sodium atoms (Na) And preferably 30 to 34 at% of silicon atoms, 60 to 66 at% of oxygen atoms, 0.5 to 0.8 at% of sodium atoms, and other unavoidable impurities.
그리고, 본 발명의 무기바인더는 비중이 1.20 ~ 1.35일 수 있으며, 바람직하게는 1.25 ~ 1.35일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 1.26 ~ 1.33일 수 있다.The inorganic binder of the present invention may have a specific gravity of 1.20 to 1.35, preferably 1.25 to 1.35, and more preferably 1.26 to 1.33.
또한, 본 발명의 무기바인더는 경화 전에는 액상이며, pH 9 ~ 11일 수 있으며, 바람직하게는 pH 9.5 ~ 10.5일 수 있다.The inorganic binder of the present invention is in the form of a liquid before curing, and may have a pH of 9 to 11, and preferably a pH of 9.5 to 10.5.
또한, 본 발명의 무기바인더는 20℃에서 점도가 50 cps 이하일 수 있으며, 바람직하게는 20℃에서 점도가 20 ~ 45 cps 일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 20℃에서 점도가 35 ~ 45 cps일 수 있다.The inorganic binder of the present invention may have a viscosity of less than 50 cps at 20 ° C., preferably 20 to 45 cps at 20 ° C., more preferably 35 to 45 cps at 20 ° C. have.
또한, 본 발명의 무기바인더는 250℃ ~ 300℃ 하에서 경화시, 20분 이하 내에 경화가 될 수 있으며, 바람직하게는 100℃ ~ 280℃ 하에서 경화시, 20분 이하 내에 경화될 수 있는 바, 저온 경화성이 매우 우수하다.The inorganic binder of the present invention can be cured at a temperature of 250 ° C to 300 ° C within 20 minutes or less, preferably at a temperature of 100 ° C to 280 ° C, and can be cured within 20 minutes or less. Excellent curability.
그리고, 경화된 본 발명의 무기바인더는 융점이 1,400℃ 이상, 바람직하게는 1,450 ~ 1750℃, 더욱 바람직하게는 1,460℃ ~ 1,650℃일 수 있다.The cured inorganic binder of the present invention may have a melting point of 1,400 ° C or higher, preferably 1,450 to 1,750 ° C, and more preferably 1,460 ° C to 1,650 ° C.
본 발명은 앞서 설명한 무기바인더를 이용하여 고온 내화단열재를 제조하는 방법에 대하여 설명하면 다음과 같다.A method of manufacturing a high-temperature fire-resistant insulator using the above-described inorganic binder will now be described.
본 발명의 고온 내화단열재는 세라믹 파이버와 무기바인더를 혼합 및 교반하여 혼합액을 제조하는 1단계; 상기 혼합액을 성형가공하여 성형체를 제조하는 2단계; 상기 성형체를 열경화 및 건조시키는 3단계; 및 건조된 성형체를 치수 가공하는 4단계;를 포함하는 공정을 수행하여 제조할 수 있다.The high-temperature fire-resistant insulating material of the present invention comprises a first step of preparing a mixed solution by mixing and stirring a ceramic fiber and an inorganic binder; A step (2) of forming a molded body by molding the mixed liquid; A third step of thermally curing and drying the molded body; And a fourth step of dimensionally processing the dried molded article.
1단계에서 상기 무기바인더는 앞서 설명한 바와 동일하며 경화 전이기 때문에 액상의 무기바인더이다.In the first step, the inorganic binder is the same as that described above and is a liquid inorganic binder since it is not cured.
그리고, 상기 세라믹 파이버는 일반적으로 단열재에 사용하는 세라믹 파이버를 사용할 수 있으며, 바람직하게는 Al2O3 44 ~ 47 중량%, SiO2 52 ~ 55.4 중량%, Fe2O3 0.2 ~ 0.6 중량%, TiO2 0.05 ~ 0.4 중량%, K2O 0.3 ~ 0.7 중량% 및 Na2O 0.02 ~ 0.7 중량%를 포함하는 세라믹 파이버를 사용할 수 있다. 그리고, 이와 같은 성분을 포함하는 상기 세라믹 파이버는 밀도가 96 ~ 128 kg/m2이며, 샷 함량이 15 중량% 이하이고, 1,000℃에서 24 시간 가열시 선수축률이 2.5% 이하이며, 인장강도가 0.04 ~ 0.05 Mpa일 수 있다. 또한, 상기 세라믹 파이버는 열전도율이 400℃에서 0.090 ~ 0.095 W/mk일 수 있고, 열전도율이 500℃에서 0.119 ~ 0.123 W/mk일 수 있으며, 열전도율이 600℃에서 0.152 ~ 0.158 W/mk일 수 있다. The ceramic fiber may be a ceramic fiber generally used for a heat insulating material, preferably 44 to 47 wt% of Al 2 O 3 , 52 to 55.4 wt% of SiO 2 , 0.2 to 0.6 wt% of Fe 2 O 3 , 0.05 to 0.4% by weight of TiO 2 , 0.3 to 0.7% by weight of K 2 O and 0.02 to 0.7% by weight of Na 2 O can be used. The ceramic fiber including such components has a density of 96 to 128 kg / m 2 , a shot content of 15 wt% or less, a linear shrinkage of 2.5% or less upon heating at 1,000 ° C for 24 hours, and a tensile strength 0.04 to 0.05 MPa. The ceramic fiber may have a thermal conductivity of 0.090 to 0.095 W / mk at 400 ° C, a thermal conductivity of 0.119 to 0.123 W / mk at 500 ° C, and a thermal conductivity of 0.152 to 0.158 W / mk at 600 ° C .
그리고, 상기 세라믹 파이버는 평균직경 3.5㎛ 이하인 것을, 바람직하게는 1㎛ ~ 3㎛ 인 것을 사용할 수 있으며, 세라믹 파이버의 평균직경이 3.5㎛를 초과하는 것을 사용하면 공극 발생량이 적어 단열성능이 저하하는 문제가 있을 수 있으며, 평균직경이 너무 적은 것을 사용하면 단열재 제조시 세라믹 파이버간 얽히고 뭉쳐서 단열 효과가 감소되는 문제가 있을 수 있다.The ceramic fibers having an average diameter of 3.5 탆 or less, preferably 1 탆 to 3 탆, can be used. If a ceramic fiber having an average diameter of more than 3.5 탆 is used, There may be a problem, and if the average diameter is too small, there may be a problem that the heat insulating effect is reduced due to entanglement between the ceramic fibers during the production of the insulating material.
그리고, 1단계에서 세라믹 파이버 및 무기바인더의 사용량은 최종적으로 제조된 고온 내화단열재 내 세라믹 파이버와 무기바인더의 함량이 세라믹 파이버 5 ~ 15 중량% 및 상기 무기바인더 85 ~ 95 중량%를, 바람직하게는 세라믹 파이버 7 ~ 12 중량% 및 상기 무기바인더 88 ~ 93 중량%를 포함할 수 있도록 하는 것이 좋다. 1단계에서 사용된 무기바인더 내 용매가 내화단열재 제조과정에서 경화되어 증발되므로 최종 고온 내화단열재 내 무기바인더 함량을 맞출 수 있도록 사용해야 한다.In the first step, the amount of the ceramic fiber and the inorganic binder is 5 to 15% by weight of the ceramic fiber and 85 to 95% by weight of the inorganic binder, preferably, the content of the ceramic fiber and the inorganic binder in the high- 7 to 12% by weight of the ceramic fiber and 88 to 93% by weight of the inorganic binder. Since the solvent in the inorganic binder used in
2단계의 성형가공은 내화단열재가 사용되는 용도, 환경에 맞도록 여러 형태로 성형가공이 가능하며, 성형가공 방법은 특별하게 한정하지 않으며, 당업계에서 사용하는 일반적인 방법을 사용할 수 있다.The two-step molding process can be molded into various forms to suit the application and environment in which the fireproof insulation is used. The molding process is not particularly limited, and a general method used in the art can be used.
3단계의 열경화는 230℃ ~ 300℃ 하에서 15분 ~ 30분간 수행할 수 있으며, 바람직하게는 230℃ ~ 280℃ 하에서 15분 ~ 25분간 수행하는 것이 좋으며, 더욱 바람직하게는 240℃ ~ 270℃ 하에서 15분 ~ 25분간 수행하는 것이 좋다.The three-step thermosetting may be performed at 230 to 300 ° C for 15 to 30 minutes, preferably at 230 to 280 ° C for 15 to 25 minutes, more preferably 240 to 270 ° C For 15 minutes to 25 minutes.
그리고, 상기 건조는 당업계에서 사용하는 일반적인 방법을 통해서 수행할 수 있으며, 세라믹파이버를 경화시키기 위해 수행하는 것이다.The drying can be performed by a general method used in the art, and is performed for curing the ceramic fiber.
4단계는 건조된 성형체를 적용되는 부분, 위치 등에 맞도록 적정 크기로 치수를 가공하는 것으로서 당업계에서 사용하는 일반적인 방법으로 치수 가공을 수행할 수 있다.Step 4 is to process the dimension of the dried molded body to an appropriate size corresponding to the part, position, etc. to be applied, and it is possible to perform dimension processing by a general method used in the art.
이와 같이 제조된 본 발명의 고온 내화단열재는 내화단열재 내부 및 표면에 형성된 기공의 평균직경이 200㎛ 이하일 수 있으며, 바람직하게는 기공의 평균직경이 100㎛ 이하일 수 있으며, 더욱 바람직하게는 기공의 평균직경이 15㎛ ~ 60㎛, 더 더욱 바람직하게는 기공의 평균직경이 15㎛ ~ 40㎛ 일 수 있다.The high-temperature fire-resistant insulation material of the present invention thus produced may have an average diameter of pores formed in the surface and / or inside the refractory insulation material of 200 mu m or less, preferably 100 mu m or less in average pore size, The diameter may be in the range of 15 탆 to 60 탆, and still more preferably, the average diameter of the pores may be in the range of 15 탆 to 40 탆.
또한, 본 발명의 고온 내화단열재는 KS L 9016에 의거하여 측정시, 열전도율이 0.035 ~ 0.050 W/mk일 수 있으며, 바람직하게는 열전도율이 0.035 ~ 0.046 W/mk일 수 있다.In addition, the high-temperature fire-resistant insulating material of the present invention may have a thermal conductivity of 0.035 to 0.050 W / mk and preferably a thermal conductivity of 0.035 to 0.046 W / mk when measured according to KS L 9016.
또한, 본 발명의 고온 내화단열재는 850℃에서 24시간 가열 전후의 내화단열재의 팽창율이 5% 이하일 수 있으며, 바람직하게는 4% 이하, 더욱 바람직하게는 3.7% 이하일 수 있다.In addition, the high-temperature fire-resistant insulation material of the present invention may have an expansion coefficient of 5% or less, preferably 4% or less, more preferably 3.7% or less, before and after heating at 850 ° C for 24 hours.
이하에서는 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명을 한다. 그러나, 본 발명의 권리범위를 하기 실시예에 의해 한정하여 해석해서는 안 된다.Hereinafter, the present invention will be described more specifically based on examples. However, the scope of the present invention should not be construed as being limited by the following examples.
[[ 실시예Example ]]
실시예Example 1 : 무기바인더의 제조 1: Manufacture of inorganic binders
규산나트륨 70 중량% 및 용매인 물 30 중량%를 혼합하여 규산나트륨 수용액을 제조한 후, 이로부터 이온교환법을 이용하여 Na염을 제거하였다.70% by weight of sodium silicate and 30% by weight of water as a solvent were mixed to prepare an aqueous sodium silicate solution, from which Na salt was removed by ion exchange.
다음으로, Na 염을 제거한 규산나트륨 수용액에 황산 및 염산을 첨가하여 pH 9~12으로 조절하였다.Next, the pH was adjusted to 9 to 12 by adding sulfuric acid and hydrochloric acid to the sodium silicate aqueous solution from which the Na salt was removed.
다음으로, pH 조절한 규산나트륨 수용액을 80℃ 하에서 열처리하여 SiO2를 40 중량%, Na2O 0.41 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 pH 9.8 ~ 10인 액상 무기바인더를 제조하였다.Next, a pH-adjusted sodium silicate aqueous solution was heat-treated at 80 캜 to prepare a liquid inorganic binder having 40% by weight of SiO 2 , 0.41% by weight of Na 2 O and a pH of 9.8 to 10 containing residual water.
제조된 액상 무기바인더는 비중이 1.28 ~ 1.29이며, 20℃에서 점도가 42 ~ 43 cps였다.The produced liquid inorganic binder had a specific gravity of 1.28 to 1.29 and a viscosity of 42 to 43 cps at 20 占 폚.
비교예 1 Comparative Example 1
상기 실시예 1과 동일한 방법으로 제조하되, 규산나트륨 80 중량% 및 용매인 물 20 중량%를 혼합하여 규산나트륨 수용액을 제조한 후 이를 이용하여 Na 염 제거, pH 조절 및 열처리하여 SiO2를 30 중량%, Na2O 0.38 중량% 및 잔량의 물을 포함하는 pH 9.5 ~ 9.7인 액상 무기바인더를 제조하였다.Example 1 and prepared in the same way, the sodium silicate 80% by weight, and after producing a sodium silicate aqueous solution of a mixture of
제조된 액상 무기바인더는 비중이 1.20 ~ 1.21이며, 20℃에서 점도가 17 ~ 19 cps였다. The liquid inorganic binder produced had a specific gravity of 1.20 to 1.21 and a viscosity of 17 to 19 cps at 20 占 폚.
실험예 1 : 무기바인더 열경화 온도 따른 중량 변화 측정EXPERIMENTAL EXAMPLE 1 Measurement of Weight Change by Thermal Bonding Temperature of an Inorganic Binder
실시예 1의 무기바인더를 200℃, 250℃, 300℃ 각각에서의 온도별 중량 변화를 측정하였으고, 무기바인더의 중량 변화가 없으면 무기바인더 내 용매가 모두 증발 및 결정화되어 완전 경화된 것이다.The weight change of each of the inorganic binders of Example 1 at 200 ° C, 250 ° C and 300 ° C was measured. When the weight of the inorganic binder did not change, all of the solvents in the inorganic binder were completely evaporated and crystallized.
열경화는 도 1과 같이 오븐에 투입하여 수행하였으며, 경화된 후 결정화된 사진을 나타내었으며, 측정 결과를 도 2에 나타내었다.The thermosetting was carried out in an oven as shown in Fig. 1, and the cured and crystallized photographs were shown. The measurement results are shown in Fig.
도 2를 살펴보면, 300℃에서는 10분 정도부터 완전 경화가 된 것을 확인할 수 있고, 250℃에서는 20분 정도부터 무기바인더의 중량 변화가 없는 바, 20분 정도에 완전 경화가 되었음을 확인할 수 있었다. 그리고, 200℃에서는 60분 정도부터 중량 변화가 없는 바, 열경화 시간이 너무 길어짐을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 2, it can be seen that full curing was attained from about 10 minutes at 300.degree. C., and there was no change in the weight of the inorganic binder from about 20 minutes at 250.degree. C., indicating complete curing in about 20 minutes. Further, at 200 ° C, there was no change in weight from about 60 minutes, and it was confirmed that the heat curing time became too long.
이를 통하여, 단열재 제조시 무기바인더의 열경화온도는 230℃ ~ 300℃, 바람직하게는 230℃ ~ 280℃ 하에서 15분 ~ 25분간 수행하거나, 경제성을 고려할 때, 더욱 바람직하게는 240℃ ~ 270℃ 하에서 15분 ~ 25분간 수행하는 것이 유리함을 확인할 수 있었다.The heat curing temperature of the inorganic binder during the production of the heat insulating material is preferably 230 ° C. to 300 ° C., preferably 230 ° C. to 280 ° C., for 15 minutes to 25 minutes, or more preferably 240 ° C. to 270 ° C. And for 15 minutes to 25 minutes.
또한, 본 발명의 무기바인더가 저온 경화성이 우수함을 확인할 수 있었다.In addition, it was confirmed that the inorganic binder of the present invention had excellent low-temperature curability.
실험예 2 : 열경화된 무기바인더 FE-SEM 측정 및 EDS 측정Experimental Example 2: Thermal cured inorganic binder FE-SEM measurement and EDS measurement
실시예 1 및 비교예 1에서 제조한 액상의 무기바인더 각각을 250℃ 하에서 20분간 각각 열경화시켰으며, 열경화되어 결정화된 무기바인더 각각의 사진을 도 3a(실시예 1) 및 도 3b(비교예 1)에 나타내었다.Each of the liquid inorganic binders prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was thermally cured at 250 ° C for 20 minutes. Photographs of each of the thermally cured and crystallized inorganic binders were shown in Figs. 3a (Example 1) and Fig. 3b Example 1).
도 3을 살펴보면, 실시예 1 및 비교예 1 모두 투명하며, 실시예 1이 비교예 1 보다 노란빛깔이 더 났었으며, 이는 무기바인더 내 성분 차이 때문인 것으로 판단된다.Referring to FIG. 3, Example 1 and Comparative Example 1 were transparent, and Example 1 was more yellowish than Comparative Example 1, which is considered to be due to a difference in components in the inorganic binder.
그리고, 상기 열경화된 실시예 1 및 비교예 1의 무기바인더 각각의 FE-SEM(field emission scanning electron microscope)을 측정하여 도 4a(실시예 1) 및 도 4b(비교예 1)에 각각 나타내었다.The FE-SEM (field emission scanning electron microscope) of each of the thermally cured inorganic binders of Example 1 and Comparative Example 1 was measured and shown in FIG. 4A (Example 1) and FIG. 4B (Comparative Example 1) .
도 4a와 도 4b를 살펴보면 무기바인더 형태를 확인할 수 있다.4A and 4B, the shape of the inorganic binder can be confirmed.
또한, 열경화된 실시예 1 및 비교예 1의 무기바인더 각각을 EDS(energy dispersive spectroscopy)를 측정하였고, 그 결과를 도 5a(실시예 1) 및 도 5b(비교예 1)을 나타내었으며, 이를 정리한 데이터를 하기 표 1에 나타내었다.Further, EDS (energy dispersive spectroscopy) was measured for each of the thermally cured inorganic binders of Example 1 and Comparative Example 1, and the results are shown in FIG. 5A (Example 1) and FIG. 5B (Comparative Example 1) The data summarized are shown in Table 1 below.
도 5 및 표 1을 살펴보면, 실시예 1이 비교예 1 보다 Si 및 O 함량이 높은 것을 확인할 수 있다. 그리고, 열경화된 무기바인더를 구성하는 원소 중 탄소원자(C) 및 백금원자(Pt)는 불순물로서 EDS 측정시 측정의 원할함을 위해 카본테이프와 백금코팅하여 측정했기 때문에 측정된 것이다.5 and Table 1, it can be confirmed that the content of Si and O in Example 1 is higher than that of Comparative Example 1. [ The carbon atoms (C) and the platinum atoms (Pt) among the elements constituting the thermosetting inorganic binder are measured as EDS, which is an impurity, and is coated with carbon tape and platinum for the purpose of measurement.
실험예 3 : 경화된 무기바인더의 XRD(X-ray diffraction) 측정Experimental Example 3: X-ray diffraction (XRD) measurement of cured inorganic binder
실험예 2에서 사용한 상기 상기 열경화된 실시예 1 및 비교예 1의 무기바인더 각각의 XRD를 측정하였고, 그 결과를 도 6에 나타내었다. 도 6을 살펴보면 실시예 1 및 비교예 1의 무기바인더 모두 22° 부근에서 주피크(main peak)가 관찰되었다. 그리고, 도 6에서 넓은 부분은 비정질의 실리카 피크로 판단된다.The XRD of each of the thermally cured inorganic binders of Example 1 and Comparative Example 1 used in Experimental Example 2 was measured and the results are shown in FIG. Referring to FIG. 6, main peaks were observed in the vicinity of 22 ° in the inorganic binders of Example 1 and Comparative Example 1, respectively. 6, it is judged that the broad portion is an amorphous silica peak.
실험예 4 : 열경화된 무기바인더 내 인체 유해성 여부 측정Experimental Example 4: Determination of human hazards in thermally cured inorganic binders
인체 유해 성분 존부를 측정하기 위하여 실시예 1의 무기바인더를 250℃에서 20분간 열경화시킨 후, 결정화된 무기바인더를 제조하였다. 다음으로 이를 중금속 함량 및 기타 유기 성분 존부 측정 위해 외부 기관에 의뢰하여, RoHS [Restriction of Hazardous Substances in EEE] 측정하였으며, 그 결과를 도 7에 나타내었다.The inorganic binder of Example 1 was thermally cured at 250 캜 for 20 minutes in order to measure the presence or absence of harmful components in the human body, and then a crystallized inorganic binder was prepared. Next, it was measured by RoHS (Restriction of Hazardous Substances in EEE), and the results are shown in FIG. 7, in order to determine the content of heavy metals and other organic components.
RoHs 측정 결과, Cd, Pb, Hg, Cr6 + 등의 중금속이 존재하지 않음을 확인할 수 있었으며, 이 외에 인체에 유해한 유기성분이 존재하지 않음을 확인할 수 있었다.As a result of the RoHs measurement, it was confirmed that heavy metals such as Cd, Pb, Hg and Cr 6 + were not present, and it was confirmed that no harmful organic compounds were present in the human body.
실험예 5 : 열경화된 무기바인더의 융점 측정Experimental Example 5: Melting point measurement of thermosetting inorganic binder
실험예 2에서 사용한 상기 열경화된 실시예 1 및 비교예 1의 무기바인더 각각의 융점을 측정하였으며, 열경화된 실시예 1의 무기바인더는 융점이 1,480℃ ~ 1,500℃였고, 열경화된 비교예 1의 무기바인더는 융점이 1,340 ~ 1,350℃였다.The melting point of each of the inorganic binders of the thermosetting Example 1 and Comparative Example 1 used in Experimental Example 2 was measured. The thermosetting inorganic binder of Example 1 had a melting point of 1,480 ° C to 1,500 ° C, 1, the melting point of the inorganic binder was 1,340 to 1,350 ° C.
제조예 1 : 고온 내화단열재의 제조Production Example 1: Preparation of high-temperature fire-resistant insulator
하기 표 2의 성분 및 물성을 가지는 세라믹 파이버를 준비하였다.A ceramic fiber having the components and physical properties shown in Table 2 below was prepared.
상기 세라믹 파이버 및 실시예 1의 액상 무기바인더를 혼합 및 교반하여 혼합액을 제조하였다.The ceramic fiber and the liquid inorganic binder of Example 1 were mixed and stirred to prepare a mixed solution.
다음으로 상기 혼합액을 성형틀에 부은 후, 250℃를 20분간 가하여 무기바인더를 열경화시킨 다음, 건조시켜서 건조된 성형체를 제조하였다.Next, the mixed solution was poured into a mold, and then the inorganic binder was thermally cured at 250 ° C for 20 minutes and then dried to prepare a dried molded article.
다음으로 건조된 성형체를 30cm×30cm×10.21 mm(가로×세로×두께)로 치수가공하여 고온 내화단열재를 제조하였다.Next, the dried molded body was subjected to dimensional processing with a size of 30 cm × 30 cm × 10.21 mm (width × length × thickness) to produce a high-temperature fire-resistant insulation material.
(1,000℃에서 24시간 가열 후)1.8-1.9
(After heating at 1,000 DEG C for 24 hours)
제조예 2 ~ 제조예 5Production Example 2 to Production Example 5
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 가로, 세로 크기가 같은 내화단열재를 제조하되, 하기 표 3과 같은 두께를 가지는 내화단열재를 제조하여, 제조예 1 ~ 5를 각각 실시하였다.A fire retardant insulator having the same width and the same length as those of Preparation Example 1 was prepared, and fire resistant insulators having the thicknesses shown in Table 3 were prepared, and Production Examples 1 to 5 were respectively conducted.
비교제조예 1 ~ 비교제조예 5Comparative Production Examples 1 to 5
상기 제조예 1과 동일한 방법으로 가로, 세로 크기가 같은 내화단열재를 제조하되, 실시예 1의 액상 무기바인더 대신 비교예 1의 액상 무기바인더를 사용하여, 하기 표 3과 같은 두께를 가지는 내화단열재를 제조하여 비교제조예 1 ~ 5를 각각 실시하였다.A refractory insulator having the same width and the same size as in Preparation Example 1 was produced in the same manner as in Preparation Example 1 except that the liquid inorganic binder of Comparative Example 1 was used instead of the liquid inorganic binder of Example 1, And Comparative Production Examples 1 to 5, respectively.
실험예Experimental Example 6 : 열에 대한 두께 변화율 측정, 평활도 측정 및 6: Measurement of thickness change rate, smoothness measurement and 크랙crack 발생 여부 측정 Measurement of occurrence
상기 제조예 1 ~ 5 및 비교제조예 1 ~ 5에서 제조한 내화단열재 각각을 850℃에서 24시간 동안 가열한 후, 두께 변화율을 각각 측정하였으며, 그 결과를 하기 표 4에 나타내었다.Each of the refractory materials prepared in Preparation Examples 1 to 5 and Comparative Preparation Examples 1 to 5 was heated at 850 ° C. for 24 hours, and the rate of change in thickness was measured. The results are shown in Table 4 below.
표 4를 살펴보면, 제조예 1 ~ 5 및 비교제조예 1 ~ 5 모두 전반적으로 두께 변화율이 크지 않았다.As shown in Table 4, the thickness change ratio was not large in all of Production Examples 1 to 5 and Comparative Production Examples 1 to 5 as a whole.
그리고, 제조예는 평균 팽창율이 0.39%, 비교제조예는 평균 팽창율이 0.20%로 매우 낮은 결과를 보였다.In the production example, the average expansion ratio was 0.39%, and the comparative production example showed a very low average expansion ratio of 0.20%.
절대값임)Expansion ratio (%
Absolute value)
또한, 도 8a 및 도 8b 각각에 제조예 1 ~ 5 및 비교제조예 1 ~ 5에서 제조한 내화단열재의 측면을 850℃ 에서 24시간 동안 가열하기 전후에 찍은 사진이다. 이때, 도 8a의 샘플 1~5는 차례대로 제조예 1 ~ 5이며, 도 8b의 샘플 1 ~5는 차례대로 비교제조예 1 ~ 5이다.8A and 8B are photographs taken before and after heating the side faces of the refractory thermal insulation material prepared in Production Examples 1 to 5 and Comparative Production Examples 1 to 5 at 850 ° C for 24 hours, respectively. Here,
도 8을 살펴보면, 제조예 1 ~ 5 및 비교제조예 1 ~ 5 모두 단열재 측면의 열변형이 발생되지 않았으며, 가열 전후, 평활도가 모두 우수한 결과를 보임을 확인할 수 있었다.8, no thermal deformation was observed on the side faces of the heat insulating materials in Production Examples 1 to 5 and Comparative Production Examples 1 to 5, and it was confirmed that the smoothness was excellent both before and after heating.
또한, 도 9a에는 가열 전후의 제조예 1의 내화단열재 평면 사진을, 도 9b에는 가열 전후의 비교제조예 1의 내화단열재 평면 사진을 나타내었다.FIG. 9A is a plan view of a fireproof thermal insulation material of Production Example 1 before and after heating, and FIG. 9B is a plan view of a fireproof thermal insulation material of Comparative Production Example 1 before and after heating.
도 9a 및 도 9b를 살펴보면, 제조예 1 및 비교제조예 1 모두 크랙이 발생하지 않음을 확인할 수 있었다.9A and 9B, it was confirmed that no crack occurred in both of Production Example 1 and Comparative Production Example 1.
실험예 7 : 내화단열재의 FE-SEM 측정Experimental Example 7: FE-SEM Measurement of Fireproof Insulation
제조예 1 및 비교제조예 1의 내화단열재의 FE-SEM을 측정하여 도 10a 및 도 10b 각각에 나타내었다. 도 10의 SEM 측정 이미지를 살펴보면, 제조예 1의 경우, 직경 21.2㎛ ~ 29.1㎛ 크기의 기공들이 관찰되고, 평균직경 약 25.2㎛ 기공이 단열재 내외부에 존재함을 확인할 수 있었다. 이에 반해 비교제조예 1의 경우, 직경 77.2㎛ ~ 111.4㎛ 크기의 기공들이 관찰되고, 평균직경 약 93㎛ 기공이 단열재 내외부에 존재함을 확인할 수 있었다. The FE-SEM of the fire-resistant insulator of Production Example 1 and Comparative Production Example 1 was measured and shown in Figs. 10A and 10B, respectively. 10, pores having a diameter of 21.2 μm to 29.1 μm were observed, and it was confirmed that pores having an average diameter of about 25.2 μm existed in the inside and the outside of the heat insulating material. On the contrary, in Comparative Production Example 1, pores having a diameter of 77.2 mu m to 111.4 mu m were observed, and pores having an average diameter of about 93 mu m existed in the inside and the outside of the heat insulating material.
이를 통하여, 제조예 1 보다 비교제조예 1이 열경화시 바인더 내 용매의 휘발량이 다소 많아서 기공이 다 메워지지 않았고, 그 결과 평균기공이 크게 발생한 것으로 판단된다.As a result, it was found that the volatilization amount of the solvent in the binder during the heat curing of Comparative Production Example 1 was somewhat greater than that of Production Example 1, so that the pores were not filled up, and that the average pore was largely generated.
실험예 8 : 고온에서의 내화단열재 내열성 측정EXPERIMENTAL EXAMPLE 8 Measurement of Heat Resistance of Refractory Insulation at High Temperature
제조예 1 및 비교제조예 1의 내화단열제 일측면을 1,300℃로 6시간 동안 가열한 후, 크랙 발생 여부 및 단면 박리 여부를 측정하였고, 그 결과를 도 11a 및 도 11b에 각각 나타내었다.The one side of the fire-proof and heat-insulating material of Production Example 1 and Comparative Production Example 1 was heated at 1,300 占 폚 for 6 hours, and then the occurrence of cracks and whether or not the product was peeled off were measured. The results are shown in Figs. 11a and 11b, respectively.
도 11a를 살펴보면, 제조예 1의 경우 크랙이 전혀 발생하지 않음을 확인할 수 있다. 그러나, 도 11b를 살펴보면 비교제조예 2의 경우 표면에 미세 크랙이 발생했으며, 내화단열재 측면을 볼 때 단면 박리가 발생하는 문제가 있음을 확인할 수 있었다.Referring to FIG. 11A, it can be confirmed that, in the case of Production Example 1, no crack occurs at all. However, as shown in FIG. 11B, in the case of Comparative Production Example 2, microcracks were generated on the surface, and it was confirmed that there was a problem that the surface peeling occurred when the side of the fireproof insulation was observed.
실험예 9 : 내화단열재의 열전도율 측정Experimental Example 9: Measurement of Thermal Conductivity of Fireproof Insulation
제조예 1 ~ 5 및 비교제조예 1의 내화단열재의 열전도율을 측정하여, 그 결과를 하기 표 5에 나타내었으며, 제조예 1의 내화단열재를 한국건설생활환경시험연구원에 의뢰한 시험성적서를 도 12에 나타내었다.The thermal conductivity of the fireproof insulation materials of Production Examples 1 to 5 and Comparative Production Example 1 was measured and the results are shown in the following Table 5. The test results of the fireproof insulation material of Production Example 1 were submitted to the Korea Institute of Construction & Respectively.
상기 표 5의 열전도율 측정 결과를 살펴보면, 비교제조예 1의 경우, 열전도율이 0.053W/mk로 제조예1과 비교할 때, 매우 높음을 확인할 수 있다.As a result of the measurement of the thermal conductivity of Table 5, it can be confirmed that the thermal conductivity of Comparative Production Example 1 is 0.053 W / mk, which is much higher than that of Production Example 1.
상기 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명의 무기바인더가 친환경적이면서도 저온 경화성이 우수할 뿐만 아니라, 고융점을 가지는 것을 확인할 수 있었으며, 이러한 본 발명의 무기바인더를 도입하여 제조한 내화단열재가 고온 안정성을 확보할 수 있음으로 확인할 수 있었다.It can be seen from the above Examples and Experimental Examples that the inorganic binder of the present invention is not only environmentally friendly but also has excellent low temperature curability as well as a high melting point and that the refractory insulating material produced by introducing the inorganic binder of the present invention has high temperature stability It can be confirmed that it can secure.
Claims (10)
상기 용매는 물, 메탄올 및 에탄올 중에서 선택된 1종 이상을 포함하고,
상기 액상의 무기바인더는 pH 9.5 ~ 11 및 20℃에서 점도가 50 cps 이하이고,
무기바인더를 경화시키는 경우, 경화된 무기바인더는 규소원자(Si) 29 ~ 38 at%, 산소원자(O) 60 ~ 70 at%, 나트륨원자(Na) 0.5 ~ 1 at% 및 기타 불가피한 불순물을 포함하고
경화된 무기바인더는 융점이 1450℃ ~ 1750℃인 것을 특징으로 하는 것을 특징으로 하는 고온 내화단열재용 무기바인더.
A liquid inorganic binder containing 35 to 45% by weight of SiO 2 , 0.01 to 1% by weight of Na 2 O and a residual amount of a solvent,
The solvent includes at least one selected from water, methanol and ethanol,
Wherein the liquid inorganic binder has a viscosity of 50 cps or less at pH 9.5 to 11 and 20 캜,
When the inorganic binder is cured, the cured inorganic binder contains 29 to 38 at% of silicon atoms (Si), 60 to 70 at% of oxygen atoms (O), 0.5 to 1 at% of sodium atoms (Na) and other unavoidable impurities and
Wherein the cured inorganic binder has a melting point of 1450 캜 to 1750 캜.
The inorganic binder according to claim 2, characterized by having a specific gravity of 1.20 to 1.35, a pH of 9 to 11, and a viscosity of less than 50 cps at 20 占 폚.
The inorganic binder for high-temperature fire-extinguishing insulation according to claim 2, wherein the inorganic binder is cured at a temperature of 250 ° C to 300 ° C within 20 minutes or less.
KS L 9016에 의거하여 측정시, 열전도율이 0.035 ~ 0.050 W/mk이고,
내화단열재 내부 및 표면에 형성된 기공의 평균직경이 15 ~ 60㎛인 것을 특징으로 하는 고온 내화단열재.
A ceramic fiber and an inorganic binder according to any one of claims 2 to 4,
When measured according to KS L 9016, the thermal conductivity is 0.035-0.050 W / mk,
Wherein an average diameter of pores formed in the surface and inside of the refractory insulation is 15 to 60 占 퐉.
상기 세라믹 파이버는 평균직경 0.5㎛ ~ 3.5㎛인 것을 특징으로 하는 고온 내화단열재.
7. The method of claim 6 wherein the ceramic fiber is Al 2 O 3 44 ~ 47 wt%, SiO 2 52 ~ 55.4 wt%, Fe 2 O 3 0.2 ~ 0.6 wt%, TiO 2 0.05 ~ 0.4 wt%, K 2 O 0.3 To 0.7% by weight and 0.02 to 0.7% by weight Na 2 O,
Wherein the ceramic fiber has an average diameter of 0.5 to 3.5 占 퐉.
The high-temperature fire-resistant insulator according to claim 6, further comprising 5 to 15% by weight of the ceramic fiber and 85 to 95% by weight of the inorganic binder.
상기 혼합액을 성형가공하여 성형체를 제조하는 2단계;
상기 성형체를 열경화 및 건조시키는 3단계; 및
건조된 성형체를 치수 가공하는 4단계;를 포함하는 공정을 수행하며,
1단계의 상기 무기바인더는 규산나트륨 수용액으로부터 Na염을 제거하는 단계; pH를 조절하는 단계; 및 열처리 단계;를 수행하여 제조한 것을 특징으로 하는 고온 내화단열재의 제조방법.Mixing a ceramic fiber and an inorganic binder of any one of claims 2 to 4 to prepare a mixed solution;
A step (2) of forming a molded body by molding the mixed liquid;
A third step of thermally curing and drying the molded body; And
And a fourth step of dimensionally processing the dried formed body,
Wherein the inorganic binder in the first step comprises: removing Na salt from an aqueous solution of sodium silicate; adjusting the pH; And a heat treatment step of heat-treating the heat-resistant insulation material.
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