고알루미나 캐스터블용 분산제 편집부(외신) 높은 고체 함량을 고려할 때, 제로-시멘트 캐스터블과 현탁액에 기초를 둔 Al2O3에 사용될 분산제에 대한 선택에 단지 제타전위만으로는 적절한 매개변수가 되지 못한다. 염류가 중화된 폴리아크릴릭산이 구연산으로 분산되어진 현탁액과 비교할 때, 더 뛰어난 점성 및 항복강도를 가지게 한다. 제강, 석유화학 및 다른 산업에서의 내화 캐스터블의 설치는 과정의 생산성, 수공 비용, 내화 라이닝의 최종 특성 등에 직접적인 영향을 가지기 때문에 계속 연구 되어왔다. 그러므로 진동가능하고 자동 조절되고 펌프가 가능한 숏 크리트 캐스터블 뿐만 아니라 거닝 혼합 및 래밍 혼합이 가능한 다양한 단일체의 내화 재료가 개발되었다. 자동화가 가능하고, 라이닝의 결함을 억제할 뿐만 아니라 내화물의 신뢰도 및 최종 특성까지 개선할 수 있는 설치 방법이 가장 이점을 가진다. 그러한 방법은 쉽게 펌프 되어질 수 있고 진동없이 복잡한 주형을 채울수 있는 유체 캐스터블이 요구되어진다. 높은 유동성 이외에도, 캐스터블에 증가하고 있는 새로운 경향은 낮은 수분함량을 가지도록 하는 것이다. 이것이 라이닝에서 탈수를 용이하게 하고 결국 설치 후에 재료에 우수한 특성을 부여한다. 고도의 유체 캐스터블의 제조는 조대 입자(>100㎛) 사이의 간섭을 감소시킬 수 있는 조성의 높은 함량의 미세하고 극도로 세밀한 입자에 의존한다. 이 세밀한 입자들이 캐스터블 기질(입자분율 <100㎛)에 의해 우선적으로 조절되는 유동 특성을 가능하게 한다. 캐스터블 기질은 미립자 현택액과 같은 방식으로 행동한다. 그러므로 기질에서의 입자의 분산은 낮은 수분 함량을 가지고 높은 유동성을 가지는 캐스터블을 얻기 위해 필수적인 요소이다. 게다가 이러한 분산은 최적의 입자 충진을 가로막아서 응집물을 형성시켜서 캐스터블의 최종 기계적 강도를 감소시키는 원인이 된다. 기질 분산은 현탁액 안에서 입자의 표면 전하를 증가시키는 것에 의해 이루어질 수 있다. 제로 시멘트 알루미나 캐스터블의 pH는 일반적으로 Al2O3의 등전점(IEP)과 일치한다. 그러므로 표면 변형이 하전된 입자를 얻기위한 주요 필수 요소이다. 이것은 하전된 분자를 입자의 표면에 부착함으로써 얻을 수 있다. 인산염, 폴리아크릴레이트, 구연산과 같은 음이온 분자들이 이와 같은 기능을 수행하기 위해 Al2O3 기초 현탁액에 사용되어왔다. 그럼에도 불구하고 캐스터블 기질에 대한 사용의 경우를 포함하여 고농축 시스템(>55vol%)에서의 이러한 분산제의 사용에 대한 정보는 거의 보고되어 있지 않다. 이 연구는 고농축 현탁액의 유동학적 특성에 대한 두 가지 형태의 분산제의 효과에 비교하여 캐스터블 기질 분산제와 또 다른 높은 고체 적체의 적용 분야에 사용되는 첨가물에 대한 선정시 고려되어야 할 관련 특성을 평가할 수 있게 하는 것이다. 구연산 및 염류 중화된 폴리아크릴릭산이 분석에 포함된 매개변수의 수를 제한하기 위하여 두 형태의 분산제로 선택되었다. 두 가지 첨가제 모두 카복실산계(COO-)이고 음전하 분사를 가지며 Al2O3 표면상에 유사한 분리 특성과 흡착등온선을 나타낸다. 분산제는 폴리아크릴산 소다에 비해 큰 분자당 음전하의 개수(카복실산 계)와 높은 분자량에 의해 각각 구분된다. 그러므로 구연산 및 폴리아크릴산은 입자표면과 분자 결합 길이 상의 표면 전기 전위, 공간배치 층 두께의 측면에서 다를 것으로 예견된다. 캐스터블의 제조 일수산화물 구연산(분사 질량(MW) 210g/mol, Labsynth, Brazil)과 폴리아크릴산 소다(평균 분자 질량 5400g/mol, Dow Chemical, Brazil)이 실험되었다. 유동학적 특성과 고 Al2O3 캐스터블의 분산 상태에 미치는 이 두가지 첨가제의 영향이 전형적인 자가 흐름 조성을 사용하여 평가되었다. 캐스터블의 등급은 첨가제의 영향을 빠르게 분별하는 미세한 입자의 높은 함량에 의해 선택된다. 그러나 자가 흐름 조성의 이 연구에서 관찰된 대부분의 효과는 또한 캐스터블의 다른 등급에서도 발생할 것으로 예상된다. 캐스터블 입자 크기 분포(PSD)는 이론적으로 가능한 자가 흐름 연속 곡선(Andreasen q=0.21)로 조절되었다. 백색 알루미나 지립이 응집체로 사용되었고, 미세한 하소된 알루미나는 기질로 사용되었다. 전체 수분 함량은 15vol%(4.27wt%)로 조절되었고, 시멘트나 수경성 결합제는 이론학적 분석을 간결히 하기 위해 사용되지 않았다. 캐스터블의 제조는 유성혼합기(Model C3010, Pavitest)안의 원료물질에 수분을 저속으로 첨가하여 이루어진 후 약 1분간 건조혼합 되었다. 습식 혼합 작업은 9분간 행해진다. 분산제의 양이 흡수되어질 표면 면적에 정비례한다고 가정할 때, 첨가제의 함량은 미세 입자(기질) 비표면적에 기초를 두고 결정된다. 구연산과 폴리아크릴 소다는 0.123~0.501mg/m2의 농도로 캐스터블에 첨가되었다. 기질 현탁액은 캐스터블에 존재하는 수분과 같은 비율의 하소 알루미나와 같은 비율의 미세 입자를 사용하여 제조된다. 그러므로 사용된 고체 적재는 58vol%, -84wt%이다. 기질의 유동변형적 특성은 전체 분산제 농도를 고정하고 HNO3와 KOH 수성 수용액을 사용한 현탁액을 다양화 하는 것에 의해 얻었다. 캐스터블의 유동성 ASTM C-860 기준으로부터 채택된 자유 흐름 실험이 캐스터블의 유동성에 대한 지침을 제공하기 위해 사용되었다. 여러 분산제 함량에 대한 유동성의 평가는 구연산이 폴리아크릴산 소다보다 더 높은 자유 흐름 값을 가진다는 것을 보여준다. 이 결과는 또한 흡수가 Al2O3 입자에 높은 제타-전위를 부여하기에 불충분할 것처럼 보이는 각각의 형태의 첨가제에 대한 최적의 분산제 함량을 나타낸다. 이러한 최적의 조건에 걸쳐 나타나는 분산제의 농도는 용액 안의 흡수되지 않은 초과의 분자로 나타나고, 액체 이온 강도를 강화하는 것에 의해 입자의 제타-전위를 줄인다. 구연산의 첨가는 10에서 7.5의 다양한 현탁액 pH의 원인이 되고, 폴리아크릴산을 포함하는 현탁액의 pH는 10.5로 거의 일정하게 유지되어진다. 현탁액의 유동 변형적 특성 기질의 겉보기 점도, 항복강도, 비 뉴톤 특성이 캐스터블 유동성을 결정하는 주요 유동 변형적 매개변수이다. 기질의 비 뉴톤 특성이 항복강도와 비슷한 특성을 나타내기 때문에, 여기서는 단지 점도와 항복강도가 강조되었다. 전자 유변물성 측정기(Model I.VDV-III, Brockfield)를 사용하여 행해진 기질 유동변형적 분석은 전단속도를 2.5, 5.0, 7.5, 10, 20, 30, 40, 50 sec-1로 연속적으로 증감시켜가는 편향 주기를 사용하여 전단 응력의 측정이 포함되었다. 20초 동안 주어진 전단 속도에서 현탁액을 유지한 후에 자료를 수집하였다. 50sec-1의 전단속도에서 겉보기 점도 자료는 캐스터블 유동성과의 좋은 상관관계 때문에 기질의 유동변형적 분석에 우선적으로 고려되어진다. 항복강도의 결과는 Casson 방정식에 전당 응력과 전단 속도 자료를 적용하여 얻어진다. 폴리아크릴산을 포함한 현탁액의 유동변형적 평가와 기존의 결과를 비교할 때 폴리아크릴산소다 또는 구연산을 사용한 기질이 넓은 범위의 겉보기 점도와 항복 강도를 나타낸다는 것을 알 수 있다. 각각의 분산제의 농도에 대하여 특정 pH범위(0.393mg/m2의 폴리아크릴산소다에 대하여 -9.5~11)를 가지고, 이 범위에서 기질은 적절하게 분산되므로 낮은 겉보기 점도와 항복강도를 동시에 나타내게 된다. 최적의 pH 범위에서의 자료와 비교할 때, 구연산의 첨가가 겉보기 점도와 항복강도를 폴리아크릴산소다를 첨가하였을 때 얻어지는 값보다 명백하게 낮은 수준으로 감소시키는 것을 알 수 있다. 낮은 겉보기 점도와 항복강도는 자가 흐름 캐스터블을 얻기 위한 필수적인 요소이다. 이 상관관계는 일반적으로 관찰되지만, 자가 흐름 특성을 얻기 위해 요구되는 겉보기 점도와 항복강도의 절대치는 캐스터블의 PSD에 따라 달라진다. 이 연구에서 제조된 캐스터블의 PSD가 유동변형학적 지도 제작에 사용된 캐스터블의 PSD와 같다는 것을 고려할 때, 얻어진 겉보기 점도와 항복강도의 결과는 단지 기질이 유동변형적 특성을 가진 캐스터블이라고 예상했을 경우의 유동성 값을 측정하는 데에 사용되어 왔다. 이것은 유동변형적 곡선, 겉보기 점도 및 항복강도로 결정되었고, 기질은 같은 조건의 pH를 나타내고 전제에 걸쳐 분산제의 농도가 캐스터블에 관찰되어진다. 이러한 자료가 유동변형 지도에 나타날 때, 폴리아크릴산으로 제조된 모든 기질들은 30% 이하의 자가 흐름 값에 일치하는 지역에서 겉보기 점도 및 항복강도를 가지게 되고, 폴리아크릴산으로 분산된 캐스터블에서 얻어진 낮은 유동성을 확인할 수 있다. 그러나 0.231 또는 0.285mg/m2의 구연산의 첨가로 인해 자유 흐름 80% 이상의 최적의 유동성을 가지는 지도의 지역의 안쪽 또는 근처에 해당하는 유동변형적 특성을 가지게 하고, 이에 따라 캐스터블에 이 첨가제가 좋은 영향을 가지게 한다는 것을 증명할 수 있다. 유동변형 지도에서 구연산과 비교할 때 폴리아크릴산의 경우에 얻어진 점도와 항복강도의 값의 범위가 좁다는 것을 알 수 있고, 이것은 폴리아크릴산의 농도와 pH의 최적화가 수분함량의 증가 없이 30% 이상의 캐스터블 유동성을 가지게 할 수 없다는 것을 나타낸다. 그러나 구연산의 사용으로 넓은 유동성 범위의 캐스터블을 제조할 수 있다. 제타-전위와 이온 세기 비록 기질의 유동변형적 평가가 캐스터블 흐름 특성에 대한 분산제 효과의 거시적 묘사를 제공하지만, 만약 첨가제의 별도의 분산 특성이 나타나게 된다면 현미경적 규모에서의 입자 간의 상화 작용의 형태에 대한 조사가 필요하다. 이러한 원인에 대한 더 좋은 이해는 캐스터블의 기질로써 고도로 농축된 현탁액에 사용될 분산제의 선택에 영향을 줄 수 있는 척도를 세우기 위해서는 대단히 중요하다. 현탁액의 정전기적으로 안정화된 입자들 사이의 상호작용은 제타-전위와 용액의 이온강도에 의해 우선적으로 조절될 수 있다. 그러므로 구연산과 폴리아크릴산 소다의 고정된 농도를 포함하는(각각 0.285mg/m2, 0.393 mg/m2) 현탁액이 조사되었다. 제타 전위는 고정된 농도(10-2M)에서 KNO3을 포함하는 수성 용액으로 캐스터블 기질과 같은 조성을 가지는 미세한 분말의 첨가하여 제조한, 희석된 수성 현탁액(고체 분율 1.26 × 10-2 vol%)을 사용하여 결정한다. 입자 표면으로 폴리아크릴염이나 구연산염의 분자의 흡수는 제타 전위 곡선에 의해 나타난 것처럼 주어진 pH에서 Al2O3 표면전위의 변화를 일으키는 원인이 된다. 이것은 흡수된 구연산염과 폴리아크릴염의 분자상에 COO-이온이 존재하기 때문이고 이 이온들은 계면에 음전하의 수를 증가시켜서 pH를 낮추는 Al2O3 IEF를 변형시키고, 높은 pH에서 절대 제타 전위를 증가시킨다. 이러한 표면 변형은 적절히 분산된 캐스터블을 얻기 위해 가장 먼저 요구된다. 얻어진 결과에서 캐스터블의 전형적인 pH 범위에서(8~11), 분산제로 폴리아크릴산 소다를 사용하여 얻어진 절대 제타-전위가 구연산을 사용해서 얻어진 전위에 비해 우수하다는 것을 알 수 있다. 이 결과만을 고려할 때, 높은 제타 전위가 입자 사이의 정전기적 반발력의 크기를 증기시킴으로 분산에 더 도움이 되기 때문에 폴리아크릴산 소다가 Al2O3 기초의 캐스터블에 더 알맞은 분산제로써 고려될 수 있다. 현탁액의 이온 세기는 입자주위의 전기적 이중층을 압축하여 응고를 일으키는 용액 안의 이온의 농도를 계산하여 측정할 수 있다. 각각 7.92와 10.28의 pH가 구연산과 폴리아크릴산소다를 포함하는 현탁액의 최적 pH 범위 값을 대표하여 계산에 사용되었다. 입자의 표면과 양이온에 흡수되지 않은 구연산염의 음이온 분자는 용액에서 주요한 이중층을 형성하는 이온이다. 액상 매개물에서의 구연산염 분산의 농도는 현탁액의 전체 분산제 함량과 입자 표면에 흡수된 양 사이의 차이에 의해 결정된다. 문헌에 의한 흡수등온선에 따르면, 0.179 mg/m2의 일수산화 구연산(0.163 mg/m2 무수 구연산)이 7.92의 pH에서 전체적으로 0.285mg/m2의 함량을 가지는 분산제에 대하여 Al2O3 표면에 흡수될 것으로 예상된다. 현탁액의 고체 함량(58%), 기질 표면적(8.82m2/g)와 일수산화 구연산의 분자 질량(210g/mol)을 고려할 때, 흡수되지 않은 분산재의 양(0.106mg/m2)은 용액 안에서 2.45 × 10-2M의 구연산 분자 농도를 가지게 된다. 이런 흡수되지 않은 분자의 원자가는 분자 각각의 카르복실 계의 분리 상수로부터 얻는다. pH 7.92에서 97%의 구연산 이온은 -3의 원자가를 나타내고 나머지 3%는 -2의 원자가를 나타낸다. 이러한 두 가지 이온들은 입자 표면에 대하여 유사한 친화력을 가지는 것으로 가정된다. 그러므로, 용액 내의 이온들은 이 비율을 유지할 것으로 예상된다. 용액을 전기적 중성으로 유지하기 위해서, -2와 -3 구연산 이온이 액상의 매개물 안에서 1:2와 1:3 형식의 전해물을 형성한다. 용액의 이온세기는 원자가와 액상에 존재하는 각각의 구연산 이온과 1가의 양이온의 농도에 의해 계산된다. 그러나 폴리아크릴산 분자는 용액에서 다윈자가 이온으로써 행동하지 않기 때문에, 이것이 현탁액을 강하게 응고시키기에 충분히 강한 용액 이온 세기를 가지게 하고, 실제적으로는 흡수가 일어나지 않게 한다. 대신에 폴리아크릴산 분자의 이온 세기에 대한 기여는, 트리폴리인산 소다의 경우에서 처럼, 분산제의 분리 이후에 나트륨 이온을 방출한다. 그러므로 나트륨 이온은 액상의 전기적 중성을 유지하기 위해 용액 내에서 1:1의 전해질을 형성한다. 나트륨이온의 역할을 고려하여 이온 세기를 측정할 때, 각각의 폴리아크릴산 결합 수(Mw 94g/mol)가 분리 전에 하나의 나트륨이온을 포함한다는 것이 고려되어야 한다. 분산제의 평균 분자 질량이 5400g/mo이고 폴리아크릴산의 분자들이 pH 10.28에서 완전히 해리된다는 것을 고려할 때, ~0.20M의 나트륨 이온들은 용액 안으로 방출되고 같은 값(이 경우에는 원자가가 양이온과 음이온에 대하여 1로 동등하다.)을 가지는 이온세기를 나타내게 된다. 최적의 분산조건에서 폴리아크릴산 소다를 포함한 현탁액의 이온세기는 구연산을 포함한 현탁액에서 측정된 이온세기에 비해 약간 높거나 거의 같은 크기(10-1M)를 가진다. 이온 세기의 이러한 변화는 두 분산제에 관찰된 독특한 유동변형 특성을 설명하기에는 충분하지 않다. 폴리아크릴산 소다로 얻은 우수한 절대 제타 전위는 구연산에 의한 것보다 낮은 겉보기 점도와 항복강도를 가지는 현탁액일 것으로 예상된다. 게다가 폴리아크릴산의 더 긴 분자 연결이 입자주위의 흡수된 분자를 더 두꺼운 층으로 만들어서 구연산의 경우보다 더 안정되고 입체적 효과를 가지게 할 것이다. 기질의 유동변형 분석과 캐스터블 유동성은 제타전위의 값, 이온세기 그리고 예상된 공간적 배치의 안정화와 반대의 결과로 나타나게 된다. 이것은 다 요소가 현탁액과 캐스터블의 유동변형 특성에 영향을 미친다는 것을 의미한다. Non-DLVO 입자 사이의 상호작용 제타 전위, 이온세기 그리고 원자배치 층 두께 이외의 다른 요소들은 용액에 존재하는 분산제의 분자길이가 현탁액의 입자 사이의 공간(IPS)과 유사하거나 더 크게 될 때, 현탁액 입자들간의 상호작용에 영향을 준다. 이 조건은 용액에서 높은 함량의 팽창된 흡수되지 않은 분자를 포함하거나 또는 높은 고체 분율을 가지는 현탁액에서 우선적으로 일어날 것이다. 높은 고체 분율을 가지는 현탁액에 긴 분자가 존재할 때 발생하는 가장 우선적인 효과는 고갈엉김과 결합엉김으로 알려져 있다. 고갈엉김은 입자와 용액 사이의 공간에 흡수되지 않은 분자의 농도 차이 때문에 발생한다. 분자길이가 IPS보다 크거나 유사할 때, 원자배치적 장애가 입자사이의 공간으로 초과의 분자들을 위치하기 어렵게 한다. 흡수되지 않은 분자의 농도차이는 평형조건을 이루려 하는 성질에 의해 높거나 낮은 농도의 지역으로 삼투압이 작용하게 된다. 분자가 입자 사이의 공간으로 들어갈 수 없기 때문에, 삼투압에 의해 전체용액 쪽으로 입자 사이에 위치한 농도가 낮은 용액이 밀려난다. 그러므로 근접해 있는 원자들이 서로를 밀어내어 그들 사이에 인력이 작용하게 된다. 이러한 메커니즘이 DLVO이론에 의해 예상되지 않았던 응집을 일으키는 또 다른 추진력이 된다. 두 가지 다른 입자에 동시에 용액안의 같은 분자가 흡수될 때 결합 효과가 일어난다. 이런 메커니즘은 입자표면이 분산제에 완전하게 덮혀있지 않고 또는 입자와 흡수되지 않은 분자가 전기적으로 반대의 전하를 가지고 있을 때 나타난다. 이러한 조건에서, 분자표면은 흡수가 가능한 상태로 존재하게 되고, 결합은 흡수되지 않은 분자와 입자들 사이의 정전기적 인력에 의해 일어난다. 결합은 용액 안에 응집물과 클러스터를 형성시키는 또 다른 non-DLVO 상호작용 메카니즘에 의해 일어난다. 여기에서 연구된 고갈 메커니즘과 결합 메커니즘이 현탁액에서 발생하는지를 평가하기 위해서 구연산 분자와 폴리아크릴산 분자의 길이가 IPS 현탁액과 비교하여 문헌 자료에 기초를 두고 측정되었다. 구연산 분자의 길이는 첨가제의 분자 모형을 구성하여 측정하였다. 그러나, 폴리아크릴산 분자는 결합 분자의 형태에 따라서 넓은 범위의 다른 분자길이를 나타냈다. 신축된 형태는 분자가 용액에서 완전히 분리될 때 일어나고, pH 9~10보다 높은 pH에서 일어난다. 폴리아크릴산을 포함한 현탁액의 pH가 이 한도 이상이기 때문에 폴리아크릴산 분자의 길이가 완전히 분자 팽창하였다고 가정하고 계산되었다. Mw=5400g/mol (19.3nm)을 나타내는 폴리아크릴산 분자의 길이는 현탁액의 평균 IPS(26.2nm)과 유사하다. 이러한 값들은 입자주위의 입자결합 층 두께가 고려된다면 더 유사하다. 이것은 이 층이 입자 사이의 평균 거리를 감소시키는 원인이 되기 때문이다. 게다가 여기에 사용된 폴리아크릴산 분산제는 2.4의 분산도 값(무게 분자 질량/분수 무게 질량)을 나타나고, 이것은 분자의 분율이 계산된 평균 치인 19.3nm보다 더 큰 팽창길이를 나타낸다는 것을 의미한다. 그러므로 결합 효과와 고갈 효과는 여기에서 제조된 폴리아크릴산 함유 현탁액에서 발생할 것으로 예상된다. 그런 효과는 낮은 전단 속도(50sec-1 이하)에서 현탁액의 유동변형적 특성에 우선적으로 영향을 미치고, 폴이아크릴산 소다를 사용하여 얻은 우수한 절대 제타 전위에도 불구하고 입자 응집과 항복응력 및 겉보기 점도의 증가를 이끈다. 이동 가능한 제한된 공간 때문에, 입자와 흡수되지 않은 분자 사이의 유체역학적 상호작용 또한 폴리아크릴산 소다 현탁액의 항복 응력과 겉보기 점도를 증가시킨다. 그러나 구연산에 대하여 측정된 분자 길이는 IPS보다 약 50배정도 작고, 이것이 결합 및 고갈효과가 발생할 수 있는 기회를 감소시킨다. 그러므로 구연산에 의해 제조된 현탁액은, 비록 Al2O3 입자상으로 구연산 분자의 흡수가 절대 제타 전위를 낮추게 되어도 낮은 겉보기 강도와 항복 응력의 값을 나타내게 된다. 효과적인 고체 함량 유동변형 평가에 의한 전단 응력과 전단 속도의 곡선이 Casson 방정식을 사용하여 정확하게 작성되었고, 폴리아크릴산 소다와 구연산으로 분산된 현탁액이 분석된 전단 속도 범위에서 pseudoplastic 특성을 가진다는 것을 나타낸다. 이러한 특성은 구연산 분자로 코팅된 입자의 전위 에너지 곡선에서의 부가적인 최소량의 존재와 폴리아크릴산 소다를 포함하는 현탁액에서의 non-DLVO 메커니즘의 발생에 의해 일어난다. 두 가지 경우 모두에서, 높은 전단 속도의 적용이 입자들 사이에 작용하는 유체동력학 힘을 증가시키고 현탁액 유동 변형 특성상의 고갈 및 결합 메커니즘 뿐만 아니라 부가적인 극소량의 효과를 감소시킨다. 결과로써 구연산을 포함하는 현탁액의 점도가, 높은 전단 속도에서 조차(Casson 점도에서 나타난 것과 같이) 폴리아크리산 소다의 점도 (5400g/mol)보나 더 낮다는 것을 알 수 있다. 결합 및 고갈 효과가 높은 전단의 조건 하에서 일어나지 않는다는 사실은 현탁액의 유동변형 특성에 영향을 미치는 추가적인 요소가 있다는 것을 나타낸다. 높은 전단 속도에서의 점도는 PSD와 현탁액의 고체 함량에 의해 주로 영향을 받는다. 입자 표면에의 분자 흡수는 입자 주변에 형성된 입자의 층이 액상 매개물에서 사전에 가능한 수분을 흡수하기 때문에 현탁액의 효과적인 고체 함량을 증가시키는 원인이 된다. 더 긴 폴리아크릴산 분자는 입자 주위에서 흡수될 때 더 넓은 입자배열 층을 형성하여 입자의 효과적인 반경을 증가시킨다. 그러므로 높은 전단 속도에서 폴리아크릴산 소다에 의해 얻어진 우수한 점도 값은 이러한 현탁액에서 높은 효과적인 고체 함량과 관련되어 있다. 이런 우수하고 효과적인 고체 함량은 폴리아크릴산 소다를 포함하는 현탁액의 감소된 전단 속도에서 높은 항복 응력과 겉보기 속도를 가지게 한다. 높은 고체 함량을 고려할 때, 제타 전위 자료만으로는 Al2O3 기초의 캐스터블과 현탁액에 적합한 분산제를 선택하기 위한 적절한 매개변수가 되지 못한다. 우수한 제타 전위 값에도 불구하고, 이 연구에서 평가되어진 염류가 중화된 폴리아크릴산은 구연산에 의해 분산된 것에 비해 우수한 점도와 항복응력을 가진다. (Ceramic Bulletin) 그림 1. 캐스터블의 자유흐름과 폴리아크릴산소다 및 구연산의 여러 성분의 pH. 자가 흐름 특성이 단지 캐스터블을 함유한 구연산을 사용함으로써 얻어졌다. Composition of the High-Al2O3 Zero-Cement Castable Raw material Composition vol% wt% White-fused alumina (aggregate) Calcined fine aluminas (matrix) Water 4/10 8/20 20/40 8/F 200/F A-1000 SG APC 3017G 13.70 7.50 4.50 24.60 25.50 20.70 3.50 15.00 13.59 7.47 4.50 24.76 25.69 20.48 3.53 4.27 Alcoa Aluminio S/A, Brazil. Alcoa Alumina & Chemicals, U.S. Distiled and deionized. Dispersant content(mg/m2) Flowability(%) 0.1 0.2 0.3 0.4 0.5 0 20 40 60 80 100 7 8 9 10 11 Citric acid Polyacrylate pH 그림 2. 여러 폴리아크릴 소다 함량을 포함한 58wt% 기질 현탁액에 대한 pH의 함수로써 (a)겉보기 점도와 (b)항복강도 Composition of the Al2O3 Matrix Suspension Composition Raw material A-1000SG APC 3017G Water vol% 49.47 8.37 42.16 vol% 71.91 12.39 15.69 Yield stress (Pa) Apparent viscosity (mPa-s) Polyacrylate content (mg/m2) 0.231 0.285 0.393 0.447 0.501 그림3. IPS가 흡수되지 않은 분자들의 분자길이에 접근할 때 발생하는 (a)묘사와 (b) 가교 결합 효과. (a)의 C1은 원자와 C1 사이의 지역에 흡수되지 않은 원자의 농도를 나타내고 이것은 전체 농도와 일치한다. 그림 4. 기질의 겉보기 점도와 항복강도의 값에 대한 캐스터블 유동성(FF)의 관계를 나타내는 유동변형 지도. 수직선과 수평선은 각각 구연산(CA)와 폴리아크릴산 소다(PA)에서 얻어질 수 있는 겉보기 점도와 항복강도의 범위를 나타낸다. Al2O3 기질(85.5vol% of A-1000SG, 14.5vol% of APC 3017)과 각각 0.285 mg/m2, 0.393 mg/m2의 구연산과 폴리아크릴산 소다를 포함하는 기질에 대한 pH의 함수로써의 제타 전위 Specific Surface Area of Raw Materials Used in Castables and of Matrix Suspension Raw material Specific surface area (m2/g) White fused alumina APC 3017G A-1000SG Matrix <0.05 1.50 10.08 8.82 Gemini surface-area analyzer (BET)(Model 2370, Micromeritics). Zeta-potential (mV) Al2O3 matrix Citric acid Polvacrvlate 80 60 40 20 0 -20 -40 -60 -80 0 2 4 6 8 10 12 14 pH 그림 5. Casson 방정식에 의해 얻어진, 구연산(0.285 mg/m2, pH 7.92)과 폴리아크릴산 소다(0.393 mg/m2, pH 10.28)에 의한 최적의 분산 기질 조건에서 만들어진 전단 응력과 전단 속도 곡선. 구연산을 포함한 현탁액에 의해 얻어진 하위의 항복응력과 겉보기 점도가 분명히 나타난다. Fitting equatiion: τ1/2=3.17+14.52γ.1/2 Experimental data: Citric acid Polyacrylate τ1/2=1.51+11.842γ.1/2 0 10 20 30 40 50 50 40 30 20 10 0 Shear stress(Pa) Shear rate (sec-1) Properties of Suspensions Containing Citric Acid and Sodium Polyacrlate under Optimum Dispersing Conditions Property Citric acid Sodium polyacrylate Content (mg/m2) pH Zeta potential (mV) Ionic strength (M) IPS distance (nm) Maximum molecular length (nm) Yield stress (Pa) Apparent viscosity, at 50 sec-1 (mPa-sec) Casson viscosity (mPa-sec) 0.285 7.92 -31 0.14 26.2 0.5 2.3 342 140 0.393 10.28 -67 0.20 26.2 19.3 10.1 817 211 Calculated using interparticle porosity of 21.6%, obtained by applying the Westman and Hugill modified algorithm to the matrix PSD. 용어해설 보일러용 세라믹스(Ceramics for Boiler) 산업용 대형 보일러의 가동 및 최적운전조건 설정에 사용되는 세라믹스 또는 가정용 온스 보일러용 세라믹 히터 등에 사용되는 세라믹 소재를 일컫는다. ·PTC 써미스터 : 전기에 의하여 일정한 온도를 유지하는 PTC 써미스터의 성질을 이용하면 중유 보일러의 경우 겨울철 가동을 원활하게 함 ·온도센서(NTC 써미스터) : 보일러의 온도를 0.01℃까지 조절하는 센서 ·산소센서 : 지르코니아(ZrO₂)란 물질로 구성되어 배기가스 연돌부에 설치하여 배기가스에 함유된 산소 농도를 연속 측정하여 분석해 줌으로써 항상 적정 공기, 연료비 조절을 할 수 있으므로 연료를 최대한 절감함은 물론 열 설비의 효율을 극대화 시켜주는 장치 ·점화장치 : 버너의 점화장치로 직류 2,000~20,000V의 고전압을 전극에 가하여 3~5(회/초) 정도의 아크 방전을 일으켜 점화하는 장치 ·유량감지기 : 사용중인 보일러의 기름의 잔량을 감지