JP2001058878A

JP2001058878A - 耐火組成物

Info

Publication number: JP2001058878A
Application number: JP11230998A
Authority: JP
Inventors: Jiyouhei Matsuda; 丞平松田
Original assignee: Taki Chemical Co Ltd
Current assignee: Taki Chemical Co Ltd
Priority date: 1999-08-18
Filing date: 1999-08-18
Publication date: 2001-03-06

Abstract

(57)【要約】【課題】耐火組成物の製造に際して、特に混練成形時
の作業時間の調整が容易である作業性に優れた耐火組成
物を提供する。【解決手段】耐火性骨材とアルミナセメントと有機酸
アルミニウム化合物とケイフッ化物を必須成分として含
有した耐火組成物である。このような耐火組成物とする
ことにより、耐火物調製時に混合物を混練後、成形枠等
に流し込むまでの作業時間、即ち耐火組成物の可使時間
を十分確保することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は耐火性組成物に関し、耐
火組成物の製造に際して特に混練成形時の作業時間の調
整が容易である作業性に優れた耐火組成物に関する。

【０００２】

【従来の技術】耐火組成物の中でも特に不定形耐火物
は、施工が容易で任意に成形ができ、省力化できる等の
多くの利点を有するため、キャスタブル、プレキャスト
ブロック、吹き付けなどの形態で近年その需要は急速な
伸びを示している。また、製鋼技術の高度化等に伴っ
て、より緻密で耐火性、耐食性を有する施工体が要求さ
れている。

【０００３】耐火物用の結合材としては、一般的に水ガ
ラス、粘土、リン酸アルミニウム、リン酸ナトリウム、
セメント、アルミン酸ナトリウム、アルミナゾル、アル
ミノシリケート、各種樹脂などが使用されているが、不
定形耐火物用の結合材としては、アルミナセメントの使
用が一般的である。その理由は、耐熱温度が高くまた安
定した強度が得られることや、粉体であるため予め骨材
と混合することができ、不定形耐火物を施工する現場
で、水を加えて混練後に施工するという合理的な施工方
法が可能であることである。更には、鋼の不純物となる
シリカやリンを含まないことからその組成上でもシリカ
系やリン系の結合材より好ましいということにある。

【０００４】しかしセメント系不定形耐火物は、セメン
トの硬化のために比較的多くの水が必要であることや、
硬化後には200〜300℃で脱離する水和水を有しているこ
とから、より緻密な施工体にした場合には、施工後の加
熱乾燥時に発生する水蒸気圧によって施工体は爆裂を起
こし易い状態となる。また、施工体の耐火性、耐食性の
向上を図るために、マグネシア等の塩基性骨材が使用さ
れるが、その塩基性骨材は水と反応し易いために、体積
膨張を伴う水酸化物を生成し易く、耐火物の爆裂、クラ
ックの生成等の問題を生じる。このような現象は消化と
も称され、塩基性骨材を使用する際の大きな問題となっ
ている。

【０００５】このようなセメント系不定形耐火物の施工
に伴う種々の問題点を解決するために、改質材として有
機酸アルミニウム化合物等が使用されている。この有機
酸アルミニウム化合物を使用した場合、多量の水を使用
すれば混練して型枠等に流し込むまでの作業時間（以
下、可使時間という）を十分確保することができる。し
かし前記の如く技術の高度化に伴い、不定形耐火物の更
なる緻密化、耐火物性能の向上が要求されており、使用
水量は出来るだけ少量で施工する必要がある。この場合
には可使時間の確保が困難となり、この問題を解決する
ためポリアクリル酸ナトリウムや酒石酸又はリンゴ酸の
アルカリ金属塩等を配合して可使時間を延長する方法が
採用されている。しかし、これらの添加材を用いても骨
材の種類、骨材の粒度、アルミナセメントの種類あるい
は水の使用量等によっては、あるいは夏場に混練後の耐
火組成物温度が高くなる場合など未だ可使時間の確保が
十分でなく、更なる可使時間の確保が要求されているの
が現状である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このような現状に鑑
み、本発明者らはアルミナセメントと有機酸アルミニウ
ム化合物とを使用する不定形耐火物の施工に際して、耐
火組成物の可使時間、即ち骨材、結合材、水あるいは分
散剤等の混合物を混練後、成形枠等に流し込むまでの作
業時間を十分確保する方法について検討を重ねた結果、
これらの材料とケイフッ化物を併用することにより、十
分な可使時間の確保が可能となることを見い出した。

【０００７】尚、本願出願人は先に塩基性乳酸アルミニ
ウムとケイフッ化物を組み合わせた耐火組成物として、
特公昭６２−４５１９２号公報に記載する技術を提供し
た。しかし、この公報記載の技術は、結合材として塩基
性乳酸アルミニウムとケイフッ化物を使用することによ
り、耐火物のクラックの発生を防止することが出来る技
術であり、当時は塩基性乳酸アルミニウムとアルミナセ
メントを結合材の範疇で把握し、両者を同効物質と見な
していたため、ケイフッ化物がアルミナセメントと有機
酸アルミニウム化合物の系に於いて硬化遅延剤即ち、可
使時間を確保できる薬剤として使用するなど全く想像す
らできなかったものである。先に記載したように、近年
アルミナセメントと改質材としての有機酸アルミニウム
化合物が併用されるようになり、特に使用水量を低減し
たり、気温が２０℃以上の高温環境になると、耐火物施
工時の可使時間を十分に確保することが出来ないという
問題を生じているが、このような問題は上記開示技術の
出願当時には全く無かったものである。本発明者らは、
このような近年の状況下に於いて本発明課題の解決手段
を見い出したものであり、係る事実に基づき本発明を完
成させたものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は耐火性骨
材とアルミナセメントと有機酸アルミニウム化合物とケ
イフッ化物を必須成分として含有した耐火組成物に関す
る。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明に使用する耐火性骨材とし
ては、通常耐火物に使用されるものであれば特に限定は
なく、シリカ質、ジルコン質、アルミナ質、ムライト
質、黒鉛、炭化珪素、黒鉛、ピッチ等の中酸性骨材をは
じめ、スピネル質、アグネシア質、マグネシア−カルシ
ア質等の塩基性骨材を使用することができる。

【００１０】また、骨材の粒度も特に限定はなく、５mm
以上の粗大粒、１〜５mmの中粒や粗粒、0.1〜１mmの細
粒、0.1mm以下の微粉、10μm以下の超微粉を各種組み合
わせて使用することができる。およその範囲を云えば、
骨材全体に対し５mm以上の粗大粒が０〜３０重量％、１
〜５mmの中粒や粗粒が２０〜７０重量％、０．１〜１mm
の細粒が５〜４０重量％、０．１mm以下の微粉が１０〜
４０重量％配合されることが一般的である。更に必要に
応じてシリカ、非結質シリカ、アルミナ、スピネル、マ
グネシア、マグネシア−カルシア、チタニア、ジルコニ
ア、炭化珪素、カーボン等の超微粉を２０重量％以下の
範囲で配合することもできる。超微粉の粒子径は１０μ
m以下のもの、好ましくは１μm以下で球形のものを０．
１〜５重量％の範囲で配合することが好ましい。また、
骨材は粗大粒から超微粉まで異なる骨材を組み合わせて
使用することもできる。

【００１１】本発明に使用するアルミナセメントに関し
て云えば、市販のアルミナセメントを使用すれば良い
が、特に耐火性、耐食性の点からアルミナを７０重量％
以上含有するものが好ましい。アルミナセメントの使用
量は、スタンプ材、ラミング材、キャスタブル、プレキ
ャストブロック、吹き付け材等の不定形耐火物の使用目
的によっても異なるが、一般的には骨材１００重量部に
対して、０．５〜１５重量部の範囲でよい。

【００１２】有機酸アルミニウム化合物は、主に結合剤
の目的で使用するが、その種類としては、乳酸アルミニ
ウム、塩基性乳酸アルミニウム、クエン酸乳酸アルミニ
ウム、グリコール酸乳酸アルミニウム、クエン酸アルミ
ニウム、グリコール酸アルミニウムなどが挙げられる。
これらは乾燥粉末の形態でも溶液の形態でも使用でき
る。有機酸アルミニウム化合物の使用量は、耐火物の用
途等によっても異なるが、アルミナセメント１００重量
部に対して、概ね０．３〜１０００重量部の範囲であ
る。より好ましくは０．６〜６００重量部の範囲が良
い。この量は、耐火物骨材１００重量部に対して換言す
れば、概ね０．０５〜５重量部、より好ましくは０．１
〜３重量部の範囲である。

【００１３】本発明に使用するケイフッ化物は、ケイフ
ッ化ナトリウム、ケイフッ化カリウム、ケイフッ化アン
モニウムが挙げられる。ケイフッ化物の使用量は、アル
ミナセメント１００重量部に対して、０．０５〜５０重
量部の範囲でよい。即ち、この使用量が０．０５部を下
廻ると、可使時間の効果が得られず、また５０重量部を
上廻ってもそれに見合うだけの可使時間延長効果は得ら
れない。

【００１４】以上の通り、本発明耐火組成物のアルミナ
セメントと有機酸アルミニウム化合物とケイフッ化物と
の使用割合を示すと、アルミナセメントと有機酸アルミ
ニウムとケイフッ化物がそれぞれ重量比で１００：０．
３〜１０００：０．０５〜５０の範囲である。

【００１５】本発明の耐火組成物は、耐火性骨材とアル
ミナセメントと有機酸アルミニウム化合物とケイフッ化
物を必須成分とするものであるが、これに必要に応じて
ポリアクリル酸系、リグニンスルホン酸系、β−ナフタ
レンスルホン酸系、ポリカルボン酸系などの減水分散
剤、リン酸ナトリウム、ＥＤＴＡなどのキレート剤、金
属アルミニウム粉末や有機繊維などの乾燥爆裂防止剤、
金属ファイバーなどの亀裂防止剤、水硬化性であるρ−
アルミナ、リン酸アルミニウムなどの結合材や他に目的
に応じて各種の添加剤を併用することもできる。

【００１６】

【実施例】以下に本発明の実施例を挙げて更に説明を行
うが、本発明はこれらに限定されるものではない。尚、
本実施例に於いて特に断らない限り、％は全て重量％を
示す。

【００１７】［実施例１〜５、比較例１〜５］表１及び
表２に示した耐火性骨材、アルミナセメント(電気化学
工業(株)製)、有機酸アルミニウム化合物として塩基性
乳酸アルミニウム(Al₂O₃34.5％,乳酸48.0％)及びグリコ
ール酸アルミニウム(Al₂O₃17.0％,ク゛リコール酸83.0％)、ケ
イフッ化物としてケイフッ化ナトリウム(和光純薬工業
(株)製試薬)及びその他分散剤としてポリアクリル酸(日
本純薬(株)製,シ゛ュリマーAC-10P)、ポリアクリル酸ナトリウ
ム(日本純薬(株)製,シ゛ュリマーAC-10NP)、β−ナフタレンス
ルホン酸系分散剤(花王(株)製)、添加剤としてリン酸リ
チウム(和光純薬工業(株)製試薬)、金属ファイバーを使
用し、各々の割合で混合して耐火組成物を調製し、組成
物が硬化するまでの可使時間を測定した。可使時間の測
定方法は、混合した耐火組成物を所定時間放置した後、
これをバイブレーターを装着した振動テーブル上に置
き、耐火組成物が自重で変形しないようになるまでの放
置可能時間を測定し、この時間を可使時間とした。測定
結果を表１及び表２に示した。

【００１８】

【表１】

【００１９】

【表２】

【００２０】［実施例６〜１０、比較例６〜１０］表３
及び表４に示した耐火性骨材、アルミナセメント、有機
酸アルミニウム化合物としてグリコール酸乳酸アルミニ
ウム(Al₂O₃31.0％,ク゛リコール酸16.0％,乳酸44.5％)及びク
エン酸乳酸アルミニウム(Al₂O₃17.4％,クエン酸35.6％,乳
酸45.0％)、ケイフッ化物としてケイフッ化カリウム(和
光純薬工業(株)製試薬)及びその他分散剤及び添加剤と
して実施例１〜５で使用した薬剤を使用し、各々の割合
で混合して耐火組成物を調製し、組成物が硬化するまで
の可使時間を実施例１〜５と同様に測定した。測定結果
を表３及び表４に示した。

【００２１】

【表３】

【００２２】

【表４】

【００２３】［実施例１１〜１５、比較例１１〜１５］
表５及び表６に示した耐火性骨材、アルミナセメント、
有機酸アルミニウム化合物としてクエン酸アルミニウム
(Al₂O₃23.3％,クエン酸87.6％)及びクエン酸乳酸アルミニ
ウム、ケイフッ化物としてケイフッ化カリウム、ケイフ
ッ化アンモニウム(和光純薬工業(株)製試薬)及びその他
分散剤及び添加剤として実施例１〜５で使用した薬剤及
びリグニンスルホン酸ナトリウム(花王(株)製)、ヘキサ
メタリン酸ナトリウム(太平化学産業(株)製)、３号水ガ
ラス(日本化学(株)製)を使用し、各々の割合で混合して
耐火組成物を調製し、組成物が硬化するまでの可使時間
を実施例１〜５と同様に測定した。測定結果を表５及び
表６に示した。

【００２４】

【表５】

【００２５】

【表６】

【００２６】

【発明の効果】本発明の耐火組成物は、骨材、結合材、
水あるいは分散剤等の混合物を混練後、成形枠等に流し
込むまでの作業時間、即ち耐火組成物の可使時間を十分
確保することができる。従って、耐火組成物製造時の使
用水量が少ない条件下、あるいは気温が２０℃以上の高
温環境下での耐火物施工に於いても本発明の耐火組成物
は可使時間の調整が容易であり、耐火物施工に於いて非
常に有益である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火性骨材とアルミナセメントと有機酸
アルミニウム化合物とケイフッ化物を必須成分として含
有した耐火組成物。
【請求項２】ケイフッ化物がケイフッ化ナトリウム、
ケイフッ化カリウム、ケイフッ化アンモニウムである請
求項１記載の耐火組成物。
【請求項３】アルミナセメントと有機酸アルミニウム
とケイフッ化物がそれぞれ重量比で１００：０．３〜１
０００：０．０５〜５０の範囲である請求項１記載の耐
火組成物。