JP3784448B2

JP3784448B2 - 不定形耐火物

Info

Publication number: JP3784448B2
Application number: JP02169096A
Authority: JP
Inventors: 丞平松田
Original assignee: Taki Kasei Co Ltd
Current assignee: Taki Kasei Co Ltd
Priority date: 1996-01-12
Filing date: 1996-01-12
Publication date: 2006-06-14
Anticipated expiration: 2016-01-12
Also published as: JPH09194264A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不定形耐火物、特に可使時間が長く、作業性に優れた不定形耐火物に関する。
【０００２】
【従来の技術】
不定形耐火物は施工が容易で任意の形状に成形でき、省力化できる等多くの利点を有するため、近年急速な伸びを示している。そして技術の高度化に伴って、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】
ところで、耐火物の結合材としては一般的に水ガラス、粘土、リン酸ナトリウム、リン酸アルミニウム、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、各種樹脂が使用されるが不定形耐火物の結合剤としてはアルミナセメントが一般的である。その理由は、耐火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、更に鋼の不純物となるシリカやリンを含まず、組成的に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、セメントの硬化に比較的多くの水が必要であることや、硬化後に200〜300℃で脱離する水和水を持つことから、より緻密な施工体にした場合、施工後の加熱乾燥時に発生する水蒸気圧により、施工体は爆裂を起こし易い状態になる。また施工体の耐火性、耐食性能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、塩基性骨材は水と反応し易く体積膨張を伴う水酸化物を生成し易い。この反応は消化とも呼ばれ、塩基性骨材を使用する際の大きな問題である。
【０００５】
このようなセメント系不定形耐火物に伴う種々の問題点を解決するために、改質材として乳酸アルミニウム化合物が使用されている。この乳酸アルミニウム化合物を使用した場合、十分な水を使用すれば、混練してから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。
【０００６】
しかし前記の如く技術の高度化に伴い、不定形耐火物のさらなる緻密化、耐火物性能の向上が要請され、より少ない使用水量で施工する必要がある。この場合可使時間確保が困難となるため、減水分散剤としてポリアクリル酸ナトリウムを使用する方法が採られている。しかしポリアクリル酸ナトリウム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可使時間が十分でなく、更なる可使時間の改良が要請されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
そこで本発明者らは耐火性骨材とアルミナセメントと乳酸アルミニウム化合物とポリアクリル酸ナトリウムを含有した不定形耐火物の可使時間、即ち骨材、結合剤、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、本発明を完成したものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
即ち、本発明は耐火性骨材１００重量部に対し、アルミナセメント１〜１５重量部、乳酸アルミニウム化合物０．０５〜５重量部、ポリアクリル酸ナトリウム０．０１〜１重量部、可使時間の確保のため酒石酸又はリンゴ酸のアルカリ金属塩０．０１〜１重量部を含有してなる不定形耐火物に関する。
【０００９】
【発明の実施の形態】
本発明に使用する骨材としては、通常耐火物に使用されるものであれば特に限定は無く、シリカ質、ジルコン質、アルミナ質、黒鉛、炭化珪素等の中酸性骨材をはじめ、スピネル質、マグネシア質、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、骨材の粒子径も特に限定は無く、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。およその範囲を述べれば、骨材全体に対し１〜５ｍｍの中粒や粗粒が３０〜７０重量％、０．１〜１ｍｍの細粒が５〜２５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。さらに必要に応じてシリカ、アルミナ、マグネシア等の超微粉末を２０重量%以下の範囲で配合することもできる。超微粉末の粒子径は１０μｍ以下のもの、好ましくは１μｍ以下で球形のものを１〜１０重量%の範囲で配合することが好ましい。また、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言えば、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％以上含有したものが望ましい。アルミナセメントの使用量としてはスタンプ材、キャスタブル材、ラミング材、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１〜１５重量％の範囲で良い。
【００１２】
また、不定形耐火物の改質材として爆裂防止、消化抑制、クラック防止、結合強度向上等を目的に使用する乳酸アルミニウム化合物について言えば、乳酸アルミニウムを含有していれば良く、具体的に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等である。更に詳しく言えば、乳酸アルミニウム化合物中に少なくともＡｌ₂Ｏ₃１３重量％以上、乳酸１０重量％以上含んでいることが必要である。
この乳酸アルミニウム化合物の使用割合は、使用目的により異なるが耐火性骨材に対して、０．０５〜５重量％の範囲である。
【００１３】
前述の如く、耐火性骨材とアルミナセメント及び乳酸アルミニウム化合物を使用する不定形耐火物においては、低水分量では十分な可使時間を確保できないため、ポリアクリル酸ナトリウムを使用するが、これを用いてもなお不十分である。
【００１４】
そこで本発明においては、更に酒石酸又はリンゴ酸のアルカリ金属塩を使用するものである。本発明に於いて特に留意すべきことは、本発明の可使時間確保は、ポリアクリル酸ナトリウムの存在下に於いて初めて達成されるということである。即ち、ポリアクリル酸ナトリウムの不存在下で、耐火性骨材とアルミナセメントと乳酸アルミニウム化合物を使用する不定形耐火物に、本発明の酒石酸又はリンゴ酸のアルカリ金属塩を使用しても本発明の効果は期待できない。また、ポリアクリル酸ナトリウムの存在下で酒石酸又はリンゴ酸のアルカリ金属塩以外の金属塩、例えばカルシウム塩等を使用してもあるいは他のカルボン酸塩、例えばクエン酸塩、コハク酸塩、シュウ酸塩、酢酸塩等を使用しても同様に本発明の効果を期待することはできない。ポリアクリル酸ナトリウムの使用量は耐火性骨材に対して０．０１〜１重量部であり、この範囲を逸脱すると本発明の効果を期待することができない。
【００１５】
本発明に使用する酒石酸又はリンゴ酸のアルカリ金属塩としてはナトリウム、カリウム塩が好ましい。具体的には酒石酸２ナトリウム、酒石酸カリウムナトリウム、リンゴ酸２カリウム、リンゴ酸２ナトリウム等が挙げられる。酒石酸又はリンゴ酸のアルカリ金属塩の使用割合は不定形耐火物の組成、使用目的等によって異なり一概に規定することはできないが耐火性骨材に対して０．０１〜１重量％の割合が望ましい。
【００１６】
本発明不定形耐火物は耐火性骨材とアルミナセメントと乳酸アルミニウム化合物とポリアクリル酸ナトリウムと酒石酸又はリンゴ酸のナトリウム塩を必須成分とするものであるが、必要に応じ、リグニンスルホン酸塩系、β−ナフタレンスルホン酸塩系界面活性剤等の分散剤、リン酸ナトリウム、水ガラス等の結合剤を添加することができる。以下に本発明を実施例で更に詳しく説明する。尚、％は特に断らない限り全て重量％を示す。
【００１７】
【実施例】
（実施例１〜５）
アルミナ骨材としてＡｌ₂Ｏ₃含有量９９％以上の焼結アルミナ（昭和電工(株)製商品名「タブラーモランダムSRW」：５−３ｍｍ、３−１ｍｍ、２８Ｆ、３２５Ｆの４種）を使用した。また、マグネシア骨材として細粒〜粗粒まではＭｇＯ含有量９７．５％以上のマグネシア（宇部化学工業(株)製商品名「UBE GREEN」：３−１ｍｍ、１ｍｍ以下の２種類）を使用し、微粉はＭｇＯ含有量９８．５％以上のマグネシア（宇部化学工業(株)製「UBE995S」：200F）を使用した。
【００１８】
アルミナセメントは、アルミニウム含有量がＡｌ₂Ｏ₃換算で７３％のもの（電気化学工業(株)製商品名「デンカハイアルミナセメント−Ｈｉ」）とアルミニウム含有量がＡｌ₂Ｏ₃換算で８０％のもの（電気化学工業(株)製商品名「デンカハイアルミナセメントスーパーＳ−２」）を使用した。
【００１９】
塩基性乳酸アルミニウムは、Ａｌ₂Ｏ₃／乳酸のモル比が０．６３の粉末（多木化学(株)製商品名「タキセラム」）を使用した。グリコール酸乳酸アルミニウムは、Ａｌ₂Ｏ₃／乳酸のカルボキシル基のモル比が０．３３となるように調整した塩基性乳酸アルミニウム溶液に、Ａｌ₂Ｏ₃／グリコール酸のカルボキシル基のモル比が０．３３となるように７０％グリコール酸溶液を配合した溶液を２０℃で混合し、直後に噴霧乾燥し、粉末化したものを使用した。
【００２０】
クエン酸乳酸アルミニウムも同様で、Ａｌ₂Ｏ₃／乳酸の持つカルボキシル基のモル比が０．３３となるように調整した塩基性乳酸アルミニウム溶液に、Ａｌ₂Ｏ₃／クエン酸の持つカルボキシル基のモル比が０．３３となるようにクエン酸粉末を添加した溶液を２０℃で混合し、直後に噴霧乾燥し、粉末化したものを使用した。
【００２１】
またポリアクリル酸ナトリウムは日本純薬(株)製商品名「ジュリマーＡＣ−１０ＮＰ」を使用した。
【００２２】
酒石酸２カリウム、リンゴ酸２ナトリウム、クエン酸３カリウム、コハク酸２ナトリウムは、それぞれ試薬特級を用いた。
【００２３】
シリカ超微粉は粒子径０．１５μｍ、純度ＳｉＯ₂９６．８％のものを使用した。
【００２４】
可使時間は、上記各材料を表１の割合で配合し、十分混合した後、表１に示す量の水を添加・混練後、振動成型機上で振動を与えながら２×２×８ｃｍの金型に流し込み可能な時間を可使時間とした。結果を表１に示す。
【００２５】
【表１】

【００２６】
上表から明らかな通りポリアクリルナトリウムの存在下で酒石酸またはリンゴ酸のアルカリ金属塩を使用すると著しく可使時間を確保することができることが判る。
【００２７】
【発明の効果】
本発明は、アルミナセメントと乳酸アルミニウム化合物を使用する不定形耐火物に於いて、ポリアクリル酸ナトリウムの存在下で酒石酸又はリンゴ酸のアルカリ金属塩を使用することにより、可使時間を長くし著しく作業性を改善したものである。

Claims

耐火性骨材１００重量部に対し、アルミナセメント１〜１５重量部、乳酸アルミニウム化合物０．０５〜５重量部、ポリアクリル酸ナトリウム０．０１〜１重量部、可使時間の確保のため酒石酸又はリンゴ酸のアルカリ金属塩０．０１〜１重量部を含有してなる不定形耐火物。