JP2774249B2 - 炭素含有煉瓦用被覆材 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】近年、マグネシア−カーボン煉瓦
などの炭素含有煉瓦は、その優れた耐食性と耐スポーリ
ング性により、転炉をはじめとする製鋼炉において急速
に普及が進んでいる。本発明はこれらの煉瓦に適用する
粉体状の被覆材に関する。

【０００２】

【従来の技術】天然のリン状黒鉛などの炭素材を配合し
た炭素含有耐火物は摩擦係数が極めて低いために滑り易
く、製造や施工時の取り扱いの際に落下などの危険を伴
うほか、また、炭素材は熱膨張係数が大きいために、炭
素含有耐火物の施工体は加熱によって、いわゆるせり割
れを発生する場合がある。これらの問題点を解決するた
めに、従来から合成樹脂、天然樹脂と無機あるいは有機
系骨材と組み合わせた被覆材で煉瓦表面を被覆する方法
が提案されている。例えば、特開昭５７−１４５０９０
号公報では液状のフェノール樹脂や酢酸ビニル、アクリ
ルなどの液状ビニル樹脂と石油コークス、炭酸マグネシ
ウムなどからなる混合物を煉瓦に被覆する方法が提案さ
れている。また、特開平１−１７２２８６号公報、特開
平２−８３２８２号公報、特開平４−２２８４８６号公
報などでは被覆材としてフェノール樹脂、エポキシ樹
脂、アクリル樹脂、酢酸ビニル樹脂などの液状樹脂と粉
末あるいは顆粒状のピッチあるいはタールとの混合物が
使用され、ピッチやタールは塗布面を粗面化する役割を
果たしている。

【０００３】以上のような液状樹脂を用いる方法に対し
て、特開平５−２４６７８７号公報や特開平５−２６３
０１７号公報では、ポリエチレン、ポリエステルなどの
熱可塑性樹脂あるいはエポキシ樹脂などの熱硬化性樹脂
と粉末あるいは顆粒状のピッチやタールを混合した粉体
塗料が提案されている。粉体塗装は、液状樹脂を用いる
浸透法などと比べて厚塗りが比較的容易である上、省資
源、省エネルギー、無溶剤など時代の要請にも答えるこ
とのできる被覆方法であるが、粉体塗装に適用できる市
販塗料はエポキシ樹脂、ポリエステル樹脂、アクリル樹
脂で代表される熱硬化性樹脂が主体であって品種が限定
されている上、比較的高価である。煉瓦用の被覆材は、
その使用目的から明らかなように、一般の塗料に要求さ
れる美粧性、耐候性、耐薬品性などを必要としない。そ
の上、築炉後の昇温過程で膨張代としての役割を果たし
た後は、燃焼により消失してしまうので、安価でありか
つ熱分解によって毒性や腐食性の揮発物を発生しない材
料であることが望まれる。従来、以上のような条件を満
足させる煉瓦用の粉体塗料は提供されていない。

【０００４】また、煉瓦用の被覆材料として経済的に有
利なポリエチレン粉体を使用する場合には、ポリエチレ
ンのみでは煉瓦との接着性や滑り止め効果が十分でな
く、融点以上の高温で樹脂のたれを生じるなど作業性に
も欠ける等の問題があった。特開平５−２４６７８７号
公報で提案されたポリエチレン−ピッチあるいはタール
系粉末によって作業性は改善されるが、滑り止め効果が
十分でなく、改善が必要である。

【０００５】また、従来の技術では、炭素含有煉瓦の粗
面化を目的として、液状あるいは粉末状樹脂を単独で用
いる例はほとんどなく、通常タールやピッチなどの有機
系あるいは珪酸ソーダ、炭酸塩などの無機系の充てん材
が併用される。たとえば、粉体塗装用のポリエチレンの
場合、粉末あるいは顆粒状のピッチを５〜５０重量％混
合することが粗面化のための必須成分として提案されて
いる。

【０００６】粉体塗装で２成分以上の混合物を使用する
場合、つぎのような問題点がある。第１に、静電粉体塗
装において被塗装物に塗着せずに床面に落下した粉体
は、回収、再使用されるが、成分によって塗着効率が異
なるので、回収粉体の組成は原料のそれと異なってく
る。その結果、再使用原料の組成を一定に保持するため
の品質管理が繁雑になる。第２に、ポリエチレンのよう
な疎水性の大きいポリマーは充填剤との濡れが不良の場
合が多く、生成した被膜の強度やポリエチレン本来の優
れた特性である耐ストレスクラッキング性の低下をもた
らす。第３に、築炉後、煉瓦被覆材が膨張代として役割
を果たした後は、高温下で完全分解して消失することが
望ましいが、無機系の充てん材は減量が生ずることがあ
っても消失してしまうことはない。また、タールやピッ
チなどの充てん材は還元雰囲気下での炭化率が大きく、
その約５０％が炭素化物として煉瓦表面に残留する。本
発明では、以上の諸点を改善するために、安価なポリエ
チレンあるいはエチレン共重合樹脂を用いて、充てん材
や骨材を添加しないで滑り止めおよび膨張代としての機
能を発揮しうる新規な塗装技術を開発することを目的と
した。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、比較的安価
なポリエチレンあるいはエチレン共重合樹脂を用いて、
充てん材や骨材を添加しないで滑り止めおよび膨張代と
しての機能を発揮しうる新規な炭素含有耐火煉瓦用被覆
材を提供することを課題とするものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】炭素含有煉瓦用被覆材に
おいて、予熱した煉瓦表面に熱融着させる被覆材であっ
て、ポリエチレンあるいはエチレン共重合樹脂から選ば
れる溶融流動性が小さい樹脂と溶融流動性が大きな樹脂
の混合粉末からなる炭素含有煉瓦用被覆材である。すな
わち、本発明は、高溶融流動性樹脂粉末と低溶融流動性
樹脂粉末とを混合した粉体の被覆によってたれを防止
し、かつ表面を粗面化した被膜が得られることを見い出
し、前記課題を解決した。前述のように、粉体被覆にお
いて被覆材の回収、再使用を効率的に実施する上で、単
一の化学成分のものを使用することが望ましいが、一般
に、高分子材料においては化学的組成が同一であって
も、平均分子量が異なると物理的性状も変わってくる
が、とくに溶融流動性は大きく影響をうける。本発明者
らはこの点に注目し、骨材など他の助剤の助けを借りる
ことなしにポリエチレン被膜の表面状態を制御する方々
について種々検討した結果、単独では被膜形成の困難な
低溶融流動性のポリエチレンと被膜形成の可能な高流動
性のポリエチレンの混合物を用いて静電塗装することに
より、表面を粗面化する微細な凹凸が均一に分布する被
膜が得られることを見い出して本発明を完成した。

【０００９】本発明で使用するポリエチレンとして高密
度ポリエチレン、低密度ポリエチレンおよび線状低密度
ポリエチレンが挙げられる。また、エチレン共重合樹脂
としては、エチレン−αオレフィン、エチレン−酢酸ビ
ニル、エチレン−アクリル酸エステル、エチレン−グリ
シジルメタクリレートなどの樹脂が用いられる。また、
溶融流動性の低い樹脂には、電子線等の放射線によって
部分架橋されたポリエチレンあるいはエチレン共重合樹
脂粉末も挙げられる。

【００１０】本発明において低溶融流動性樹脂は、ＪＩ
ＳＫ６７６０によって測定したメルトインデックスが１
ｇ／１０分以下、低溶融流動性樹脂に対する高溶融流動
性樹脂のメルトインデックス比が２０以上であって、高
溶融流動性樹脂のメルトインデックスが１ｇ／１０分以
上であることが望ましく、さらに好ましくは低溶融流動
性樹脂は、０．１ｇ／１０分以下、高溶融流動性樹脂は
５ｇ／１０分以上であることが好ましい。低溶融流動性
樹脂と高溶融流動性樹脂の混合比率は、低溶融流動性樹
脂が３０〜８０重量％に対して高溶融流動性樹脂が２０
〜７０重量％であることが好ましく、さらに好ましく
は、３０〜６０重量％である。一方の樹脂がこの範囲を
超えて多く存在すると、滑り止め効果や膜強度に関して
好ましい特性が得られなくなる。また、樹脂配合率と被
膜の粗面度の間に相関関係が認められ、低溶融流動性樹
脂の配合率の増加と共に被膜の粗面度は大きくなり、逆
に被膜の見掛け密度は低下してくる。すなわち、被膜の
粗面度は、特定の樹脂の組合せに対して、両成分の配合
比率によって制御することができる。

【００１１】さらにポリエチレンなどの樹脂粉末に加え
て着色材としてカーボンブラック、黒鉛、ピッチ、ター
ル、コークス、炭酸カルシウム、べんがらなどの各種顔
料を使用することが可能である。これらの顔料の配合量
は樹脂１００重量部に対して１〜１５重量部とすること
が好ましい。マグネシア−カーボンなどの不焼成耐火煉
瓦は混練、成形後２００〜２２０℃で乾燥・硬化させて
製造されるので該煉瓦の粉体塗装は乾燥直後のれんがの
余熱を利用して行うことが合理的である。したがって、
余熱を利用する場合は被覆材の焼付温度の上限は２００
〜２２０℃となる。本発明による樹脂粉末の適正焼付温
度は樹脂の融点や流動性との関連で決められるが、例え
ば高密度ポリエチレン粉体の場合、１５０〜２００℃で
あり、エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂では１４０〜１
６０℃である。被膜を形成した煉瓦は自然冷却あるいは
送風等により強制冷却されるが、被覆樹脂の軟化点まで
はできるだけ速やかに冷却することが望ましい。

【００１２】本発明の被覆材の調製は原料樹脂粉末およ
び必要に応じ顔料等を加え、混合機による乾式混合によ
って容易に調製することができる。煉瓦の塗装には静電
スプレー法や流動浸漬法など粉体塗装に用いられる各種
方法が適用できるが、被膜の品質管理や自動化等を行う
ために、静電塗装法が好ましい。静電塗装は、例えば、
コロナ荷電式塗装ガンを用い、電圧６０〜８０ｋＶ、被
覆材供給圧約１ｋｇ／ｃｍ² に設定し、所定温度に予熱
した煉瓦に吹きつけることによって行うことができる。

【００１３】本発明の樹脂粉末による被覆の膜厚は、高
温での見かけの線膨張率が０となるような膨張代を形成
できる膜厚とすることが好ましい。本発明の被覆材は高
温下でほぼ完全に分解、消失するので、膨張代としての
所要膜厚は最大１ｍｍ程度となる。膜厚はガンからの粉
体の吐出量、被覆時間等の被覆条件によって調節できる
が、被覆条件を一定とした場合、低溶融流動性樹脂と高
溶融流動性樹脂の配合比を変えることによっても調節で
きる。すなわち、低溶融流動性樹脂の配合比率を所定の
範囲内で変えることによって制御することができる。

【００１４】

【作用】リン状黒鉛を含有し、摩擦係数の小さな炭素含
有煉瓦にポリエチレン、エチレン共重合樹脂から選ばれ
た低溶融流動性樹脂および高溶融流動性樹脂の混合粉末
を静電塗装などの方法によって被覆することにより、滑
り止め効果に優れ、かつ膨張代としての必要条件を満た
す肉厚の被膜を形成することができるので、取扱が容易
であるとともに、施工時においてもせり割れ等を生じな
い。また、該粉末は骨材など他の充てん材の添加を必要
としないので、塗装の際の未塗着粉末の回収、再使用が
容易で、品質管理上の問題を生じない。そのほか、高
温、還元雰囲気でもほぼ完全分解し、残査を生成しな
い。

【００１５】

【実施例】以下に実施例を示し、本発明を説明する。 実施例１ 高密度ポリエチレン粉末、エチレン共重合樹脂粉末、黒
鉛粉末、炭酸カルシウム粉末を表１に記載の配合比で、
混合機を用いてよく混合し、得られた粉末を静電塗装ガ
ンで表１に記載の温度に予熱したマグネシア−カーボン
煉瓦（１１×１１×３ｃｍ）に約３０秒吹きつけた後室
温で冷却し、均一な凹凸面で被覆された試料番号１〜８
および比較例１〜２の煉瓦を得た。得られた煉瓦の滑り
止め効果は、被覆面を介して重ね合わせた２枚の煉瓦を
徐々に傾け上部の煉瓦が滑り始めるときの角度（度）を
測定して評価した。また、被膜の付着力は、被膜を介し
て接着させた２個の試験片（２×２×３ｃｍ）の接着部
分に荷重を加え破断したときの荷重から（１）式によっ
て破断強度を求め、被膜の付着力の尺度とした。 Ｒ＝３／２・ＷＬ／ＢＤ² …（１） Ｒ：破断強度 （ｋｇ／ｃｍ² ） Ｗ：総荷重 （ｋｇ） Ｌ：支持台の距離（ｃｍ） Ｂ：試験片の幅 （ｃｍ） Ｄ：試験片の厚さ（ｃｍ） 被膜の厚さは、煉瓦断面の顕微鏡写真によって測定し
た。また被膜の一部を煉瓦表面から切り取り、被膜の見
かけ密度を測定した。その他、煉瓦を切断したときに、
切断面に沿って被膜のはがれやふくれが生じないかどう
かを観察し、加工性の評価とし、総合評価と共にそれら
の結果を表１に示す。評価は、◎：非常によいもの。
○：良いもの。△：やや不良。×：不良で表した。な
お、未処理の煉瓦のすべり角度は１０度であった。

【００１６】

【表１】

【００１７】ポリエチレン（Ａ）…メルトインデックス
０．０７ｇ／１０分 丸善ポリマー製ＨＤ３００１） ポリエチレン（Ｂ）…メルトインデックス１．０ｇ／１
０分 丸善ポリマー製ＨＤ２０１０） ポリエチレン（Ｃ）…メルトインデックス２３ｇ／１０
分 丸善ポリマー製ＨＤ１２１０） エチレン−酢酸ビニル共重合樹脂…メルトインデックス
７５ｇ／１０分 住友精化製 Ｄ５０２０ ただし、メルトインデックスは、ＪＩＳ Ｋ６７６０に
よって測定したもの。

【００１８】

【発明の効果】以上のように、本発明による炭素含有煉
瓦用被覆材は、ポリエチレンあるいはエチレン共重合樹
脂から選ばれた低溶融流動性の樹脂と高流動性の樹脂の
混合粉末であって、該粉末を静電塗装などの粉体塗装方
法によって、炭素含有煉瓦表面に塗布することにより、
滑り止め効果などに優れるとともに、施工時においても
膨張代としての必要条件を満たす肉厚の被膜を形成する
ことができるので、せり割れ等の問題を生じない。さら
に、無機あるいは有機系の充てん材が含まれないので、
未被着分の回収、再使用が容易であり、品質管理上の問
題が生じない。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 炭素含有煉瓦用被覆材において、予熱し
   た煉瓦表面に熱融着させる被覆材であって、ポリエチレ
   ンあるいはエチレン共重合樹脂から選ばれるメルトイン
   デックスが１ｇ／１０分以下の低溶融流動性樹脂と、メ
   ルトインデックスが１ｇ／１０分以上の高溶融流動性樹
   脂の混合粉末からなり、低溶融流動性樹脂に対する高溶
   融流動性樹脂のメルトインデックス比が２０以上である
   ことを特徴とする炭素含有煉瓦用被覆材。