CN101456747B - 非沉淀性耐火灰浆 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种非沉淀性耐火灰浆，混练后即便长期保存涂敷性也不降低，涂敷后的尺寸变化率小，涂敷面上不会发生裂纹或缝隙。本发明的非沉淀性耐火灰浆的特征在于：含有堇青石、莫来石、氧化铝、炭化硅等的陶瓷粉末100份、粘土矿物0.5～1.5份以及胶体状氧化物溶液，全固态成分中的Ca含有率按氧化物换算为0.01～0.5％，具有触变特性。陶瓷粉末的中位径优选为10～50μm，为了缩小涂敷后的尺寸变化率，优选使陶瓷粉末中的0.1～5μm的粒子的含有率为1～20％。

Description

非沉淀性耐火灰浆
技术领域
本发明涉及一种涂敷在高温下使用的炉壁面或耐火砖等的陶瓷表面或砌缝部分等处的具有耐火性的灰浆，特别涉及在长期保管性和涂敷性上优越的非沉淀性耐火灰浆。
背景技术
一般来说，灰浆是将包含水泥或石灰的粉末原料与作为溶剂的水混合后的材料，是利用因水合反应而固化的材料。因此，一般是在要使用之前混入水进行涂敷，与水混练后的可涂敷的时间非常短，混练后必须立刻使用。
另外，如专利文献1所示，周知也有不使用涂敷在陶瓷构造体等的表面的水泥的灰浆。该专利文献1的灰浆是由微细的陶瓷粒子与作为溶剂的水和硅溶胶构成的，但与溶剂混练后过一段时间，陶瓷粒子就会沉淀，随之粘度上升，涂敷性降低，由此，需要在与溶剂混合后迅速涂敷。
另外，在专利文献2所示的耐火灰浆中是根据氢氧化镁的量来体现耐腐蚀性，但过一段时间后，有沉淀和粘性变化的问题。
这样，现有的灰浆的问题是：在要即将使用之前与溶剂混练，需要在涂敷现场进行混练作业，不能长期保管，混练的部分必须使完等。
除此之外，一般的耐火灰浆还有如下问题：通过涂敷后的干燥和烧制易收缩，在涂敷面上易发生微细的裂纹，或易产生缝隙。
专利文献1：特开2004-231506号公报
专利文献2：特开平3-75275号公报
发明内容
本发明的目的是解决上述现有问题，提供一种非沉淀性耐火灰浆，其在与溶剂混练后即便长期保存，涂敷性也不会降低，不需要在涂敷现场进行的混练作业。另外，本发明的其他的目的是提供一种非沉淀性耐火灰浆，其在涂敷后干燥、烧制了时的尺寸变化率小，在涂敷面上不会产生裂纹或缝隙。
为解决上述问题而成的本发明的技术方案1的非沉淀性耐火灰浆的特征在于，包含：100份陶瓷粉末、0.5～1.5份粘土矿物、胶体状氧化物溶液，全固态成分中的Ca含有率按氧化物换算为0.01～0.5％(质量％)，具有触变特性。另外，在本说明书中，“份”都意味着“质量份”。
在本发明的技术方案2中，陶瓷粉末的中位径优选为10～50μm。另外，在本发明的技术方案3中，为了缩小涂敷后的尺寸变化率，陶瓷粉末中的0.1～5μm的粒子含有率优选为1～20％。
另外，在本发明的技术方案4中，陶瓷粉末优选为堇青石、莫来石、氧化铝、炭化硅中的任一种。
进而，在本发明的技术方案5中，优选初期粘度X(dPa·s)为70～300，7天后的粘度Y(dPa·s)在由公式Y＝AX+30表示时，A在0.7～0.9的范围。
进而，在本发明的技术方案6中，胶体状氧化物溶液优选为硅溶胶或氧化铝溶胶。
本发明的非沉淀性耐火灰浆与专利文献1的灰浆同样，都含有陶瓷粉末和作为胶体状氧化物溶液的硅溶胶，但通过使其含有0.5～1.5份的粘土矿物，且全固态成分中的Ca含有率按氧化物换算为0.01～0.5％，具有触变特性，在使用时只要加以振动或搅拌，立刻就恢复流动性。由此，在混练后即便经过很长时间，涂敷性也不会降低。
另外，本发明的非沉淀性耐火灰浆如技术方案3所述，通过使陶瓷粉末中的0.1～5μm的粒子含有率为1～20％，能够使涂敷后的干燥或烧制造成的尺寸变化率缩小到0.2％以下，在涂敷面上不会产生裂纹或缝隙。
附图说明
图1是显示粘度的历时变化的图。
图2是显示技术方案5的范围的图。
具体实施方式
以下显示本发明的优选实施方式。
本发明的非沉淀性耐火灰浆基本上是在陶瓷粉末中添加胶体状氧化物溶液和作为溶剂的水进行混练。陶瓷粉末是体现耐热性和强度所必须的成分，优选选自堇青石、莫来石、氧化铝、炭化硅中的任一种。在将本发明的耐火性灰浆作为堇青石制的陶瓷多孔体的表面涂层材料而使用时，当然应该选择热膨胀系数一致的堇青石。
这些堇青石粉末使用中位径为10～50μm范围的粉末。如果中位径小于该范围，则因流动性恶化而使所需要的溶剂过多，另外，尺寸变化率也变大，在涂敷面易发生裂纹。反之，如果中位径大于该范围，则流动性和长期保存后的涂敷性恶化。另外，中位径的测定方法规定在JIS R1627-1997中。
如上，本发明的非沉淀性耐火灰浆是以陶瓷粉末为主要成分，不是利用水泥的水合反应，所以，为了体现结合陶瓷粉末间的粘合剂功能，使用如硅溶胶的胶体状氧化物溶液。硅溶胶是使二氧化硅微粒子在水中悬浮的粘性液体。其自身也含有30～90％左右的水分，但要进一步添加水进行混练。其混合比率为相对于100份陶瓷粉末，硅溶胶+水为50～70份左右。
由此，能够得到以陶瓷粉末为主要成分的耐火灰浆，但仅此还不能得到长期保存性，由此，要使本发明的非沉淀性耐火灰浆含有0.5～1.5份的粘土矿物，并使全固态成分状的Ca含有率按氧化物换算为0.01～0.5％，具有触变特性。粘土矿物是硅酸镁铝，通过添加0.5～1.5份，防止陶瓷粉末的沉淀，提高长期保存后的涂敷性。
另外，在本发明中，将全固态成分状的Ca含有率抑制在按氧化物换算为0.01～0.5％的微量上。为此，不宜使用廉价的粘土等天然原料。即：如果使用天然的粘土，则耐火灰浆中的Ca含有率很容易超过1％。另外，由于水泥系的耐火灰浆作为必要成分包含CaO，所以，会含有大量的Ca。
触变特性是指如果施加力则粘度降低，如果放置则粘度会随时间经过而上升的性质，本发明的非沉淀性耐火灰浆在使用时如果施加外力进行搅拌，则能够迅速恢复低粘性。该触变性在Ca含有率多的耐火灰浆中不能发挥，在以往的Ca含有率超过1％的耐火灰浆中不能发挥。在本发明中，由于除了粘土矿物以外不可能混入Ca，所以，能够将Ca含有率控制在0.01～0.5％的范围。
另外，将Ca含有率按氧化物换算规定为0.01～0.5％，这是因为如果超过此，触变特性会降低，另外如果不到0.01，就必须提高原料的纯度，不经济。CaO的含有率的测定能够依据JIS R2212-1进行。
除此之外，为了提高强度，优选在本发明的耐火灰浆中添加10份以下的陶瓷纤维，或添加0.1～0.3份左右的有机质或无机质的粘合剂。
如上所述，由于本发明的非沉淀性耐火灰浆具有触变特性，所以，即便长期保存也能够抑制粘度的历时变化，得到良好的涂敷性。即：如技术方案5所示，如果将初期粘度作为X(dPa·s)、7天后的粘度为Y(dPa·s)，则X为70～300，由Y＝AX+30的公式表示时的梯度A的值在0.7～0.9的范围。另外，在现有的耐火灰浆中，初期粘度X是同样的，但梯度A的值大大超过1。
图1和图2是显示该关系的图，是横轴为初期粘度X、竖轴为7天后的粘度Y的图。耐火灰浆的粘度测定是例如使用RION社制粘度计(VT-04F)3号杯、2号回转器，在测定温度20℃下进行的。图2的框内显示按Y＝AX+30的公式表示时的梯度A的值为0.7～0.9的范围，该范围以外的耐火灰浆例如在6个月以后使用时，不能得到适于涂敷的粘度，不能得到良好的涂敷性。
通过上述的构成，本发明的非沉淀性耐火灰浆能够得到如下效果：与溶剂混练后，即便长期保存涂敷性也不降低，因此不需要在涂敷现场进行混练作业，但是，为了进一步缩小涂敷后的尺寸变化率，消除涂敷面上产生裂纹或缝隙的可能性，需要减少作为主要成为的陶瓷粉末中的微粉量。
这是因为上述的微粉的陶瓷粉末没有作为防止尺寸变化的强度部件的功能，为了使涂敷后的尺寸变化率为0.2％以下，优选使陶瓷粉末中的0.1～0.5μm的粒子的含有率为1～20％。涂敷后的尺寸变化率的测定是依据JISR2007-1993，按将110℃干燥品加热到1000℃来测定尺寸变化的方法测定的。如此，只要使0.1～5μm的粒子含有率为1～20％，则在中位径接近10μm的场合，也能够使尺寸变化率为0.2％以下。由此，能够消除在涂敷面上产生裂纹或缝隙的可能性。
实施例
如表1所示，将相对于100份陶瓷粉末，将28～32份的硅溶胶或氧化铝溶胶、0～7份的陶瓷纤维、0.1～0.2份的粘合剂与27～30份的水进行混练，测定了刚混练后的初期粘度X、7天后的粘度Y、按Y＝AX+30的公式表示时的梯度A的值、6个月后使用时的涂敷性、1000℃下的尺寸变化率、涂敷面的裂纹发生数量等，显示在表1中。另外，涂敷性的评价及涂敷面的裂纹发生数量的评价是在堇青石制陶瓷多孔体的表面涂敷耐火灰浆来进行的。
表1
  实施例1   实施例2   实施例3   实施例4   实施例5   实施例6   实施例7   实施例8   实施例9   实施例10   实施例11   实施例12   实施例13   实施例14   实施例15   实施例16   实施例17
 堇青石粉末(wt％)   100   100   100   100   100   100   100   100   100   100   100   100   100   -   -   -   100
 莫来石粉末(wt％)   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   100   -   -   -
 氧化铝粉末(wt％)   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   100   -   -
 炭化硅粉末(wt％)   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   100   -
 硅溶胶(wt％)   30   30   30   30   30   32   28   30   30   30   30   30   30   30   30   30   -
 氧化铝溶胶(wt％)   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   -   30
 陶瓷纤维(wt％)   5   5   5   5   5   7   5   0   5   5   5   5   5   5   5   5   7
 粘合剂(wt％)   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.1   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2
 水(wt％)   30   30   30   30   30   30   30   27   30   30   30   30   30   30   30   30   30
 粘土矿物添加量(wt％)   1.0   1.0   1.0   1.0   0.5   1.5   1.0   1.0   1.0   1.0   1.0   1.0   1.0   1.0   1.0   1.0   1.5
 灰浆中CaO含量(wt％)   0.01   0.1   0.3   0.5   0.3   0.3   0.3   0.3   0.3   0.1   0.1   0.1   0.1   0.3   0.3   0.3   0.3
 主成分陶瓷粉末的中位径(μm)   20   20   20   20   20   20   10   30   50   20   20   20   20   20   20   20   20
 0.1～5μm粉末的含量(wt％)   10   10   10   10   10   10   10   10   10   1   5   15   20   10   12   15   10
 初期粘度(dPa·s)   180   180   180   180   180   180   220   200   190   180   180   180   180   300   300   400   180
 7天后的粘度(dPa·s)   170   180   180   190   190   200   225   200   180   170   180   180   180   300   290   380   190
 斜率A   0.78   0.83   0.83   0.89   0.89   0.94   0.89   0.85   0.79   0.78   0.83   0.83   0.83   0.90   0.87   0.88   0.94
 6个月后使用时的涂敷性   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○   ○
 1000℃的尺寸变化率(％)   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.2   0.12   0.05   -0.2   0.1   0.1   0.1   0.1
 涂敷面的裂纹发生数   12   10   10   12   15   18   13   12   10   12   12   10   20   18   20   15   20
另外，在表2中的比较例1～4中显示技术方案1的数值限定以外的例子，在比较例5～6中显示技术方案2的数值限定以外的例子。进而在比较例7～8中显示了技术方案3的数值限定以外的例子。另外，粘度的测定是用上述的RION社制粘度计进行的，中位径的测定是依据JIS R1627-1997，CaO的含有率的测定是依据JIS R2212-1，涂敷后的尺寸变化率的测定是依据JISR2207-1993进行的。
表2
  比较例1   比较例2   比较例3   比较例4   比较例5   比较例6   比较例7   比较例8
 堇青石粉末(wt％)   100   100   100   100   100   100   100   100
 莫来石粉末(wt％)   -   -   -   -   -   -   -   -
 氧化铝粉末(wt％)   -   -   -   -   -   -   -   -
 炭化硅粉末(wt％)   -   -   -   -   -   -   -   -
 硅溶胶(wt％)   30   30   30   30   30   30   30   30
 氧化铝溶胶(wt％)   -   -   -   -   -   -   -   -
 陶瓷纤维(wt％)   5   5   3   5   5   5   5   5
 粘合剂(wt％)   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2   0.2
 水(wt％)   30   30   29   30   30   30   30   30
 粘土矿物添加量(wt％)   0.3   1.0   0.3   1.7   1.0   1.0   1.0   1.0
 灰浆中CaO含量(wt％)   0.005   0.8   0.3   0.8   0.3   0.3   0.1   0.1
 主成分陶瓷粉末的中位径(μm)   20   20   20   5   5   70   20   20
 0.1～5μm粉末的含量(wt％)   10   10   10   10   10   10   0.5   22
 初期粘度(dPa·s)   180   180   180   250   250   180   180   180
 7天后的粘度(dPa·s)   90   220   150   400   270   140   160   190
 斜率A   0.33   1.06   0.67   1.48   0.96   0.61   0.72   0.89
 6个月后使用时的涂敷性   ××   ×   △   ××   △   △   ○   ○
 1000℃的尺寸变化率(％)   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.1   0.25   -0.3
 涂敷面的裂纹发生数   150   100   70   125   60   50   100   120
如该实施例的数据所示，本发明的非沉淀性耐火灰浆的初期粘度与7天后粘度的差小，混合后经过了6个月后的涂敷性也良好。另外，1000℃以下的尺寸变化率也小，涂敷面的裂纹发生数量也少。与此不同，比较例1～4的经过6个月后的涂敷性和涂敷面的裂纹发生数量都不好，比较例5～6的经过6个月后的涂敷性和涂敷面的裂纹发生数量也不太好，比较例7～8的经过6个月后的涂敷性虽然良好，但涂敷面的裂纹发生数量不好。

Claims (5)

1.一种非沉淀性耐火灰浆，其特征在于：含有100份陶瓷粉末、0.5～1.5份粘土矿物和胶体状氧化物溶液，全部固态成分中的Ca按氧化物换算的含有率为0.01～0.5％，具有触变特性，陶瓷粉末的中位径为10～50μm。
2.根据权利要求1所述的非沉淀性耐火灰浆，其特征在于：陶瓷粉末中的0.1～5μm的粒子含有率为1～20wt％。
3.根据权利要求1所述的非沉淀性耐火灰浆，其特征在于：陶瓷粉末为堇青石、莫来石、氧化铝、碳化硅中的任一种。
4.根据权利要求1所述的非沉淀性耐火灰浆，其特征在于：初期粘度X为70～300dPa·s，7天后的粘度Y以Y＝(AX+30)dPa·s的公式表示时，A在0.7～0.9的范围。
5.根据权利要求1所述的非沉淀性耐火灰浆，其特征在于：胶体状氧化物溶液为硅溶胶或氧化铝溶胶。 
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