KR100213577B1 - A sudden expansion metal compound - Google Patents
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Abstract
본 발명은 급팽창 금속 혼합물에 관한 것으로, 산화제인 금속 염과, 열 충격에 의해 상기 금속 염에 의해 산화되어 부피가 증가되는 금속 분말과, 상기 금속염과 금속 분말의 산화 반응을 촉진시키는 반응 촉진제로 이루어져서 기체 팽창 방식이 아닌 고체 팽창 방식에 의해 제품이 팽창함으로써 팽창력이 매우 크다. 또한 금속 분말의 산화에 의해 제품을 팽창시킴으로써 제품의 팽창시 소음이 매우 작다.The present invention relates to a rapidly expanding metal mixture, a metal salt which is an oxidizing agent, a metal powder oxidized by the metal salt by thermal shock and increased in volume, and a reaction accelerator for promoting an oxidation reaction of the metal salt and the metal powder. The expansion force is very large because the product is expanded by a solid expansion method rather than a gas expansion method. In addition, by swelling the product by oxidation of the metal powder, the noise during expansion of the product is very small.
또한 금속 분말의 산화에 의해 제품을 팽창시킴으로써 공사장의 주위로 파편을 비산시키지 않으므로 안정성이 매우 뛰어나다. 따라서 도심 내 토목 공사, 터널 토목 공사등에서 공사장 주변 건물에 충격을 전달하지 않고 목적물만 발파할 수 있다.In addition, since the product is expanded by the oxidation of the metal powder, it does not scatter debris around the construction site, so the stability is excellent. Therefore, in civil engineering works and tunnel engineering works in the city, it is possible to blast only the object without transmitting shock to the buildings around the construction site.
또한, 제품에 고온의 열충격을 가해야 제품을 동작할 수 있고 소음이 매우 작으며 파편을 비산시키지 않으므로 공사 현장에서 제품 취급자의 안전을 유지할 수 있다.In addition, the product can be operated only by applying a high temperature thermal shock to the product, the noise is very small, and does not scatter the debris to maintain the safety of the product handler on the construction site.
Description
본 발명은 급팽창 금속 혼합물에 관한 것으로, 특히 팽창시 소음을 발생하지 않고 파편을 비산시키지 않는 급팽창 금속 혼합물에 관한 것이다.The present invention relates to a rapidly expanding metal mixture, and more particularly, to a rapidly expanding metal mixture which does not generate noise during expansion and does not scatter fragments.
종래 다이나마이트와 티이 엔 티이와 같은 급팽창 혼합물은 열 충격에 의해 내부의 혼합물이 화학적으로 반응하고 이 화학 반응에 의해 급팽창 혼합물 주위의 기체가 순간적으로 팽창하였다. 따라서 급팽창 혼합물의 동작시 소음이 크고 제품과 주위 구조물의 파편이 주위로 비산되는 문제점이 있었다.Conventional expansion mixtures such as dynamite and TY and TY chemically react the mixture inside by thermal shock, and the chemical reaction causes the gas around the expansion mixture to expand instantaneously. Therefore, there was a problem that the noise during operation of the expansion mixture is scattered largely fragments of the product and the surrounding structure.
따라서 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것으로서 본 발명의 목적은 제품의 팽창시 소음을 발생하지 않고 파편을 비산시키지 않는 급팽창 금속 혼합물을 제공하는데 있다.Accordingly, the present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a rapidly expanding metal mixture that does not generate noise during the expansion of the product and does not scatter fragments.
이하 본 발명의 일실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail.
본 발명에 따른 급팽창 금속 혼합물은 산화제인 금속 염과, 상기 금속 염에 의해 산화되면서 발열 반응으로 부피가 증가되는 금속 분말 및 상기 금속 염과 금속 분말의 산화 반응을 촉진시키는 반응 촉진제로 이루어져 있다.The rapid expansion metal mixture according to the present invention is composed of a metal salt which is an oxidant, a metal powder which is increased in volume by an exothermic reaction while being oxidized by the metal salt, and a reaction accelerator for promoting an oxidation reaction of the metal salt and the metal powder.
상기 금속 염은 상기 금속 분말을 산화시키는 질산 염과, 상기 금속 분말을 산화시킴과 동시에 상기 금속 분말을 산화시키는 산화속도를 결정하는 금속 산화물로 이루어져 있다.The metal salt is composed of a nitrate salt for oxidizing the metal powder and a metal oxide for oxidizing the metal powder and determining an oxidation rate for oxidizing the metal powder.
상기 질산 염은 질산 철{Fe(NO3)3}, 질산 구리{Cu(NO3)2}, 질산 바륨{Ba(NO3)2}, 질산 망간{Mn(NO3)4}, 질산 마그네슘{Mg(NO3)2}, 질산 칼륨(KNO3), 질산 나트륨(NaNO3), 질산칼슘{Ca(NO3)2} 등이다.The nitrate salts include iron nitrate {Fe (NO 3 ) 3 }, copper nitrate {Cu (NO 3 ) 2 }, barium nitrate {Ba (NO 3 ) 2 }, manganese nitrate {Mn (NO 3 ) 4 }, magnesium nitrate {Mg (NO 3 ) 2 }, potassium nitrate (KNO 3 ), sodium nitrate (NaNO 3 ), calcium nitrate {Ca (NO 3 ) 2 }, and the like.
상기 금속 산화물은 삼산화이철(Fe2O3), 사산화삼철(Fe3O4), 산화구리(CuO), 이산화망간(MnO2), 삼산화이니켈(Ni2O3), 산화납(PbO)등이다.The metal oxide is ferric trioxide (Fe 2 O 3 ), triiron tetraoxide (Fe 3 O 4 ), copper oxide (CuO), manganese dioxide (MnO 2 ), nickel trioxide (Ni 2 O 3 ), lead oxide (PbO) and the like. .
상기 금속 분말을 산화시키는 산화 속도를 결정하도록 상기 질산 염과 상기 금속 산화물의 혼합 비율은 0.1∼99.9 : 0.1∼99.9중량%이다.The mixing ratio of the nitrate salt and the metal oxide is 0.1 to 99.9: 0.1 to 99.9% by weight to determine the oxidation rate for oxidizing the metal powder.
상기 금속 산화물의 혼합 비율이 높을수록 산화속도가 조절된다. 하나의 제품에서 상기 금속 분말을 산화시키는데 걸리는 시간은 예를 들면 1/10,000초 내지 1/1000초이다.As the mixing ratio of the metal oxide is higher, the oxidation rate is controlled. The time to oxidize the metal powder in one product is for example from 1 / 10,000 second to 1/1000 second.
상기 금속 분말은 알루미늄, 망간, 마그네슘 및 기타 환원제로 사용가능한 금속으로 이루어져 있다.The metal powder consists of a metal usable as aluminum, manganese, magnesium and other reducing agents.
상기 반응촉진제는 본 발명에 따른 급팽창 금속 혼합물을 전기 스파크에 의해 동작시킬 경우와 뇌관에 의해 동작시킬 경우 상기 금속 염과 금속 분말의 산화반응을 촉진시키는 산화 촉진제 및 본 발명에 따른 급팽창 금속 혼합물을 전기 스파크에 의해 동작시킬 경우 상기 금속 염과 금속 분말의 산화 반응을 유발 촉진시키는 전기 스파크 유도 전해질로 이루어져 있다.The reaction promoter is an oxidation accelerator for promoting an oxidation reaction of the metal salt and the metal powder when the expansion metal mixture according to the present invention is operated by an electrical spark and when operated by a primer and the expansion metal mixture according to the present invention. It is composed of an electrical spark induction electrolyte to promote the oxidation reaction of the metal salt and the metal powder when operating by the electrical spark.
상기 산화 촉진제는 황산 나트륨(NaSO4)황산 마그네슘(MgSO4), 황산철(FeSO4), 황산 망간(MnSO4), 황산 니켈(NiSO4), 황산 칼슘(CaSO4) 기타 금속 황산 염 중 하나 또는 다수이다.The oxidation promoter is any of sodium sulfate (NaSO 4) magnesium sulfate (MgSO 4), iron sulfate (FeSO 4), manganese sulfate (MnSO 4), nickel sulfate (NiSO 4), calcium sulfate (CaSO 4) and other metal sulfate salt Or many.
상기 전기 스파크 유도 전해질은 붕산 암모늄 및 질산염, 황산 염 등을 에티렌 그리콜 등의 그리세린류 및 알콜류에 미량 녹인 액이다.The electric spark induction electrolyte is a liquid in which ammonium borate, nitrate, sulfate, and the like are dissolved in trace amounts of glycerine and alcohols such as ethylene glycol and the like.
상기 금속 염과 금속 분말의 혼합 비율은 금속염으로부터부터 발생하는 산소량과 금속 분말의 산화에 필요한 산소량을 화학식에 의해 산출되는 분자량의 비율이다. 상기 금속 염의 양은 제품의 팽창속도를 결정하므로 제품제조자가 원하는 제품의 팽창 속도에 대응하는 양이다.The mixing ratio of the metal salt and the metal powder is the ratio of the amount of oxygen generated from the metal salt and the amount of oxygen required for the oxidation of the metal powder by the formula. The amount of the metal salt determines the expansion rate of the product and therefore corresponds to the expansion rate of the product desired by the product manufacturer.
상기 반응 촉진제의 혼합 비율은 상기 금속 염과 상기 금속 분말의 산화 반응을 촉진하도록 상기 금속 및 금속 염에 대해 0.1∼20중량 %이다.The mixing ratio of the reaction accelerator is 0.1 to 20% by weight relative to the metal and the metal salt to promote the oxidation reaction of the metal salt and the metal powder.
상기 반응 촉진제 중 상기 산화 촉진제와 상기 전기 스파크 유도 전해질의 혼합 비율은 전기 스파크에 의해 상기 금속 염과 상기 금속 분말의 산화 반응을 촉진시키도록 0.1∼98.9 : 0.1∼98.9 중량%이다.The mixing ratio of the oxidation promoter and the electric spark inducing electrolyte in the reaction accelerator is 0.1 to 98.9: 0.1 to 98.9 wt% to promote the oxidation reaction of the metal salt and the metal powder by the electric spark.
이하 상기와 같이 구성된 본 발명에 따른 급팽창 금속 혼합물의 제조 방법을 설명한다.Hereinafter will be described a method for producing a rapidly expanding metal mixture according to the present invention configured as described above.
먼저 상술한 다수의 금속 염 중 1종의 금속염을 잘게 분쇄한다. 혹은 상술한 다수의 금속 염 중 다수 종류의 질산염과 금속 산화물 및 금속 황산염을 제품제조자가 원하는 팽창속도에 대응하는 비율로 혼합 용기에서 혼합한 다음 분쇄기에 의해 그 혼합물을 잘게 분쇄한다.First, one metal salt of the plurality of metal salts described above is pulverized finely. Alternatively, a plurality of kinds of nitrates, metal oxides and metal sulfates of the above-described metal salts are mixed in a mixing vessel at a ratio corresponding to the expansion rate desired by the product manufacturer, and then finely pulverized the mixture by a grinder.
다음에 상술한 다수의 금속 분말 중 1종의 금속 분말을 잘게 분쇄한다. 혹은 상술한 다수의 금속 분말 중 2종 이상의 금속 분말을 별도의 혼합 용기에서 혼합하여 분쇄기에 의해 그 혼합물을 잘게 분쇄한다.Next, one metal powder of the above-mentioned plurality of metal powders is finely ground. Alternatively, two or more metal powders of the above-described plurality of metal powders are mixed in a separate mixing container, and the mixture is pulverized finely by a grinder.
다음에 잘게 분쇄한 상기 금속 염과 금속 분말을 혼합 용기 내에서 제품제조자가 원하는 팽창력에 대응하는 비율로 혼합한다.Next, the finely pulverized metal salt and the metal powder are mixed in a mixing vessel at a ratio corresponding to the expansion force desired by the product manufacturer.
다음에 상기 혼합 용기 내의 금속 염과 금속 분말의 혼합물에 상기 반응 촉진제로서 상기 산화 촉진제를 제조자의 의도대로 첨가하여 혼합한다.Next, the oxidation promoter is added as the reaction accelerator to the mixture of the metal salt and the metal powder in the mixing vessel, and mixed as desired by the manufacturer.
이 때 본 발명에 따른 급팽창 금속 혼합물을 전기스파크로 동작시키 위해 상기 급팽창 금속 혼합물을 제조할 경우에는 상기 전기 스파크 유도 전해질을 상기 산화 촉진제와 함께 금속 염과 금속 분말에 혼합한다.At this time, when the expanded metal mixture is prepared to operate the expanded metal mixture according to the present invention as electric spark, the electric spark inducing electrolyte is mixed with the metal salt and the metal powder together with the oxidation promoter.
다음에 적절한 크기로 상기 반응 촉진제와 상기 금속 염 및 금속 분말의 혼합물을 성형시키면 본 발명에 따른 급팽창 혼합물이 제조된다.Next, by molding the mixture of the reaction promoter and the metal salt and the metal powder to an appropriate size, a rapid expansion mixture according to the present invention is prepared.
다응에는 본 발명에 따른 급팽창 혼합물의 작용 효과를 설명한다.Multidaction describes the effect of the expansion mixture according to the invention.
동작 설명을 위한 초기조건으로 급팽창 금속 혼합물은 뇌관에 의해 동작하도록 제조된 것으로 가정한다.As an initial condition for the description of the operation, it is assumed that the expansive metal mixture is made to be operated by a primer.
사용자는 제품을 도심 내 토목 공사의 현장, 터널 토목 공사의 현장 중 발파를 필요로 하는 곳에 본 발명에 따른 급팽창 금속 혼합물을 배치시킨다.The user places the product on the site of a civil engineering work in the city center, a site of tunnel engineering work where a blasting metal mixture according to the invention is required.
다음에 사용자는 상기 급팽창 금속 혼합물로부터 일정거리(약 100m) 떨어진 곳에서 상기 뇌관을 동작시킨다. 그러면 상기 뇌관에 의해 상기 급팽창 금속 혼합물에 1500℃ 정도의 열 충격이 가해진다.The user then operates the primer at a distance (about 100 m) away from the expansive metal mixture. Then, a thermal shock of about 1500 ° C. is applied to the expansive metal mixture by the primer.
그러면 상기 금속 염에서 분해된 산소는 상기 금속 분말과 결합하면서 순간적으로 연쇄 산화반응을 일으킨다. 이 때 상기 질산 염에 의해 상기 금속 분말은 빠르게 산화되며, 상기 금속 산화물에 의해 상기 금속 분말은 약간의 시차를 두고 산화된다. 그러면 상기 금속 염과 금속 분말의 혼합물에서 10,000℃ 이상의 고온이 발생하고 순간적으로 상기 금속 분말이 산화되면서 상기 금속 분말이 강력한 팽창을 한다. 그러면 상기 금속과 금속 염의 혼합물의 부피가 증가된다. 이때 상기 금속과 금속염은 파편을 비산하지 않으며, 소음을 발생시키지 않는다. 그러면 도심내 토목 공사의 현장, 터널 토목 공사의 현장 중 발파를 필요로 하는 곳이 발파된다.Oxygen decomposed in the metal salt then combines with the metal powder to cause an instantaneous chain oxidation reaction. At this time, the metal powder is rapidly oxidized by the nitrate salt, and the metal powder is oxidized with a slight time difference by the metal oxide. Then, a high temperature of 10,000 ° C. or more occurs in the mixture of the metal salt and the metal powder, and the metal powder is momentarily oxidized while the metal powder oxidizes strongly. This increases the volume of the mixture of metals and metal salts. In this case, the metal and the metal salt do not scatter fragments and do not generate noise. Then, the place which needs blasting among the site of civil engineering work in the city and the site of tunnel engineering work is blasted.
본 발명에 따른 급팽창 금속 혼합물의 구성 및 작용의 실시예들은 다음과 같다.Embodiments of the construction and operation of the rapidly expanding metal mixture according to the present invention are as follows.
[실시예 1]Example 1
반응시에 매우 미량의 질소 가스가 발생한다.Very small amounts of nitrogen gas are generated during the reaction.
[실시예 2]Example 2
반응시에 매우 미량의 질소 가스가 발생한다.Very small amounts of nitrogen gas are generated during the reaction.
[실시예 3]Example 3
반응시에 매우 미량의 질소 가스가 발생한다.Very small amounts of nitrogen gas are generated during the reaction.
상술한 바와 같이 본 발명에 따른 급팽창 금속혼합물에 의하면, 기체 팽창방식이 아닌 고체 팽창 방식에 의해 팽창하므로써 팽창력이 매우 크다. 또한 금속 분말의 산화에 의해 제품이 팽창함으로써 제품의 팽창시 소음을 발생시키지 않는다.As described above, according to the expansion metal mixture according to the present invention, the expansion force is very large by expanding by the solid expansion method rather than the gas expansion method. In addition, the expansion of the product by the oxidation of the metal powder does not generate noise during the expansion of the product.
또한 금속 분말의 산화에 의해 제품이 팽창함으로써 공사장의 주위로 파편을 비산시키지 않으므로 안정성이 매우 뛰어나다. 따라서 도심 내 토목 공사, 터널토목 공사 등에서 공사장 주변 건물에 충격을 전달하지 않고 목적물만 발파할 수 있다.In addition, since the product is expanded by the oxidation of the metal powder, it does not scatter debris around the construction site, so the stability is very excellent. Therefore, in civil engineering works and tunnel engineering works in the city, it is possible to blast only the object without transmitting shocks to the buildings around the construction site.
제품이 고온의 열충격을 가해야 동작하고 소음 및 파편의 비산이 없으므로 공사 현장에서 제품 취급자의 안전을 유지할 수 있다.The product must be operated under high temperature thermal shock and there is no noise and debris scattering, so the safety of the product handler can be maintained at the construction site.
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