JP2001019565A - 耐吸湿性定形目地材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 連続鋳造用耐火物間の接合部に適用される
定形目地材であって、熱間セット時の発煙や発炎の抑制
機能をさらに向上させ、同時に保管中における空気中の
水分の吸収による品質劣化を防止する。 【解決手段】定形目地材を構成する原料配合物に、結合
剤として樹脂を多価のアルコール類で希釈した溶液を用
いることによって、耐吸湿性を確保したものである。具
体的には、耐火原料２０〜９５重量％、粘土１〜３０重
量％、金属粉末１〜２０重量％、フリット３〜３０重量
％からなる原料混合物に対して、結合剤としてフェノー
ル樹脂のような樹脂結合剤をポリエチレングリコールの
ような多価アルコール類で希釈した溶液を外掛けで２０
〜４０重量％添加してなる混練物を成形して得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、連続鋳造用設備に使用
される耐火物構造体である上部ノズル−上部プレート
間、下部プレート−下部ノズル間、下部ノズル−浸漬ノ
ズル間、下部ノズル−ロングノズル間など、着脱交換可
能な定形耐火物間の接合部に好適に用いられる定形目地
材に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、溶鋼の連続鋳造などに使用す
るノズルなどの耐火物間の接合面には、鋳造中の接合面
間からの空気の侵入、面間の隙間への溶鋼侵入による漏
れなどを防止することを目的として耐火モルタル、セラ
ミックファイバーあるいは定形目地材などの目地材が使
用されてきた。

【０００３】この定形目地材は、あらかじめ接合箇所の
形状に近い形に加工された薄板状の耐火物であり、接合
時の圧着力により軟化変形して隙間を充填するもので、
例えば、特開平７−３３０４４８号公報に記載されてい
るような、耐火原料粉末を主原料に各種原料を添加して
バインダーを加えて混練、成形した不燃性高気密性ジョ
イント材がある。この不燃性高気密性ジョイント材は、
バインダーとして、フェノール樹脂をアルコール類で希
釈した溶液２０〜４０重量％を用いており、このバイン
ダーの希釈溶液の使用により、熱間でセットしたときに
生じていた発炎と発煙を抑制することができ環境上及び
作業性上の問題が回避できる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、フェノ
ール樹脂の希釈剤として用いるアルコール類としてモノ
エチレングリコールを使用するため、例えば梅雨時な
ど、高温多湿の環境においては、吸湿現象から派生する
問題が発生する。すなわち、目地材自身が大気中の水分
を吸収して水分過多の状態になるため、目地材のべトツ
キ、ダレ落ちなどの現象が生じ、使用不可能となる。

【０００５】本発明の課題は、熱間セット時の発炎や発
煙を防止する機能を有し、作業性をさらに向上させると
ともに、吸湿現象を解消することで、高温多湿環境での
長時間の保管後でも十分使用可能な定形目地材を提供す
ることにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、耐火原料２０
〜９５重量％と、粘土１〜３０重量％と、金属粉末１〜
２０重量％と、フリット３〜３０重量％とからなる原料
混合物に、結合剤として樹脂を多価のアルコールによっ
て、樹脂／多価アルコールの重量調合比が７０／３０〜
３０／７０の割合で希釈した溶液を、原料混合物に対し
外掛けで２０〜４０重量％添加した混練物を成形して得
た耐吸湿性定形目地材である。結合剤として用いる樹脂
と多価のアルコールとしては、それぞれ、フェノール樹
脂とポリエチレングリコールとを使用することができ、
その調合比は、フェノール樹脂／ポリエチレングリコー
ル＝７０／３０〜３０／７０であるのが良い。本発明に
使用する耐火原料としては、アルミナ、シリカ、ジルコ
ニア、マグネシア、スピネル、ムライト、酸化クロム、
カルシア、炭化珪素、窒化珪素または炭素の１種あるい
は２種以上の使用が可能である。

【０００７】粘土は、可塑性を付与するために使用する
ものであり、その添加量が１重量％未満であると添加効
果が現れず、３０重量％を越えると耐火性に劣ってくる
ため適当でない。

【０００８】金属粉末として、低融点金属の粉末が用い
られ、酸化防止、熱間での可塑性補助及び熱間での膨張
性付与のために、例えば、アルミニウム粉末を添加す
る。低融点金属であるアルミニウム粉末の添加により、
目地材の使用中にアルミニウムが溶融して、目地材中に
浸透した空気中の酸素と反応してアルミナとなり、この
際の体積膨張により目地材中の気孔を充填して緻密化す
ることによって低通気性を達成する効果も期待できる。
このアルミニウム粉末の添加量は、融液の生成量と目地
材自身の安定性の点から１〜２０重量％が適当である。
添加量が１重量％未満であると添加効果が現れず、２０
重量％を越えると融液の生成量が多くなり、目地材自体
の保形性が劣ってくるため、所定の形状が維持できなく
なる。

【０００９】フリットは、低融点ガラス粉末であり、熱
間での可塑性を補助するためと、目地材自身の気孔の充
填及び焼結性向上を目的に添加するものであり、融点が
３００〜１２００℃の範囲であるものが良い。フリット
としては、例えば、ホウ珪酸鉛ガラス、ホウ珪酸ガラ
ス、ジルコンフリットなどが使用できる。フリットの添
加量は、３〜３０重量％が良い。添加量が３重量％未満
であると、添加効果が現れず、３０重量％を越えると融
液の生成量が多くなり、熱間可塑性は向上するものの保
形性に劣り目地材自体の形状を維持できなくなる。

【００１０】さらにこのフリットは、上記の１種類のみ
を使用する他に、軟化温度の異なるものを数種類、適当
量調合して添加することで、使用可使時間の延長、並び
に使用温度域での硬化遅延が期待でき、使用温度域にわ
たり地金の差込防止に効果がある。このようなフリット
の使用は、低融点金属粉末の添加効果と相まって空気の
侵入を二重に防止する働きがある。

【００１１】結合剤に用いる樹脂は、フェノール樹脂、
リン酸ソーダ、エボキシ樹脂、シリコーン樹脂等を問わ
ないが、熱間でのセット時にれんがセット面からの被熱
による溶剤分の揮発が少なく、かつ残炭率が高いため強
固な炭素結合を生じ目地材に強度を付与するフェノール
樹脂が望ましい。

【００１２】表１に、本発明において定形目地材の結合
材の希釈液として使用する多価のアルコール類の例とし
てのポリエチレングリコールの特性を、従来使用されて
きた１価のアルコール類であるモノエチレングリコール
の特性とともに表１に示す。

【表１】 また、それぞれのアルコール類が有する吸湿性の比較を
図１に示す。

【００１３】吸湿特性に影響を及ぼすのはアルコール類
のＯＨ基の割合であるが、表１に示すように、分子量に
占めるＯＨ基の割合はモノエチレングリコールに対比し
てポリエチレングリコールの方が小さく、このため図１
に示すようにポリエチレングリコールの方が吸湿性が少
ない。そのため、ポリエチレングリコールを使用した目
地材の方が耐吸湿性に優れているものと思われる。

【００１４】本発明に使用する多価のアルコールは、分
子量２００〜６００の液体状のものが使用可能である
が、混練性及び経済性の面からは分子量が４００程度の
ものが望ましい。

【００１５】本発明では、多価のアルコール類による希
釈割合は、発煙、発炎や作業性への影響及び耐吸湿性な
どに影響を与え、低いとフェノール樹脂が燃焼し易くな
り、高いと溶剤中の水酸基が相対的に増えるため耐吸湿
性に劣ることになる。したがって、樹脂／多価のアルコ
ール類が７０／３０〜３０／７０の割合で希釈すること
が好ましい。

【００１６】また、従来型の定形目地材は、保形性を維
持する目的でしばしばファイバーを含有させているが、
本発明では、不揮発性で粘性の高い多価のアルコール類
を使用しているために、結合剤の希釈割合を適正範囲に
設定することにより、自ずと目地材としての保形性を維
持する機能が発揮できる。したがって、本発明の定形目
地材ではファイバーを使用しなくても保形性を維持でき
るという特性を有する。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を実施
例によって説明する。

【００１８】

【表２】 表２に示すように、実施例１と２の組成割合を有し、結
合剤の希釈液として、ポリエチレングリコールを使用し
た配合物を、ミキサーによって１５分間混練後、所定形
状に成形して目地材を得て、諸特性を評価した。耐吸湿
性については、形状φ９０×１５ｔのサンプルを１ヶ月
間屋内放置して吸湿による重量増加率の測定を行い、目
地材の状態を観察した。その結果を表２に示す。ここ
で、比較例１と２は、本発明の実施例と同じポリエチレ
ングリコールを使用したものであるが、フェノール樹脂
の希釈割合が本発明の範囲を外れているために、それぞ
れ耐吸湿性に劣り、また、発炎、発煙性にやや劣る。

【００１９】比較例３は、特開平７−３３０４４８号公
報に記載の希釈液としてモノエチレングリコールを使用
した例を示す。

【００２０】実施例の場合は何れも、モノエチレングリ
コールを使用した比較例３と比較して、重量増加率が約
１／４まで抑制でき、耐吸湿性に優れていることを確認
した。

【００２１】実際の目地材の状態は、実施例１と２の場
合、目地材表面がややしっとりする程度であり、目地材
自身の吸湿によるベトツキ、ダレ落ち等の現象は見られ
ず、使用上全く問題はなかった。

【００２２】発炎及び発煙性、作業性、熱間可塑性につ
いては、６００℃に加熱したれんがの上に、目地材を静
置したときの状況変化より判断した。

【００２３】これらの特性においては、実施例１と２は
作業性、熱間可塑性においても問題は見られなかった。
また、発煙や発炎については、引火点の高いポリエチレ
ングリコールの含有量が多いほど、良好な結果が得られ
ている。

【００２４】熱間シール性については、特開平４−１２
２３９号公報に記載の実使用条件と同じ温度、圧力の設
定が可能で、サンプル材質のシール性が数値的に評価さ
れる試験装置を使用して、６００℃において、０．５気
圧に減圧した状態から１気圧の大気圧に戻る迄の時間を
測定し、シール性を調査した。時間が長いほどシール性
は良好であることを示す。測定結果を表２に示すが、熱
間シール性においても実施例１と２は比較例１〜３と比
較して、良好なシール性を維持できることを確認した。

【００２５】以上より、実施例１、２は比較例１〜３と
比較して、発炎及び発煙の抑制効果は維持しつつ耐吸湿
性が大幅に改善されていることが分かる。また、目地材
の緻密化度が上がり、良好なシール性を発揮することが
分かった。

【００２６】

【発明の効果】本発明の目地材を実炉で使用し、次の効
果を奏することが確認できた。

【００２７】１．高温多湿の環境下でも吸湿によるベト
ツキ、目地切れ、ダレ落ちがなく良好にセットできる。

【００２８】２．セット後の発炎及び発煙現象は発生せ
ず、作業環境を悪化することがない。 ３．空気の巻き込みがなく、良好なシール性が発揮され
る。

【００２９】４．上記の効果により、連続鋳造操業効率
の向上に貢献できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 モノエチレングリコールとポリエチレングリ
コールとの吸湿性を比較した図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山本 正樹 北九州市八幡西区東浜町１番１号 黒崎窯 業株式会社第一事業部内 Ｆターム(参考） 4E014 DA00 MA12 MA26 4G033 AB07 AB08 AB09 AB21 AB24

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 耐火原料２０〜９５重量％と、粘土１〜
   ３０重量％と、金属粉末１〜２０重量％と、フリット３
   〜３０重量％とからなる原料混合物に、結合剤として樹
   脂を多価のアルコールによって、樹脂／多価アルコール
   の重量調合比が７０／３０〜３０／７０の割合で希釈し
   た溶液を、原料混合物に対し外掛けで２０〜４０重量％
   添加した混練物を成形して得た耐吸湿性定形目地材。
2. 【請求項２】 樹脂がフェノール樹脂であり、多価のア
   ルコールがポリエチレングリコールである請求項１に記
   載の耐吸湿性定形目地材。