JP3794914B2

JP3794914B2 - セラミック接着剤

Info

Publication number: JP3794914B2
Application number: JP2000371991A
Authority: JP
Inventors: 一剛森
Original assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Current assignee: Mitsubishi Heavy Industries Ltd
Priority date: 2000-12-06
Filing date: 2000-12-06
Publication date: 2006-07-12
Anticipated expiration: 2020-12-06
Also published as: JP2002173379A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はボイラや焼却炉若しくは鋳造用鋳型等の多孔質の耐火基材同士の接着に用いるセラミック接着剤に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来よりボイラや焼却炉の耐火レンガ壁面同士の接着、鋳造用鋳型の接着において、耐火性を有するセラミック接着剤を用いている。
現在種々のセラミック接着剤が市販されているがいずれもケイ酸ソーダやリン酸等の固化剤を含んでいる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながらこのようなケイ酸ソーダやリン酸等の固化剤を含んだセラミック接着剤は固化するのに１５〜３０分程度の時間がかかるのみならず、固化剤の存在により、その分耐火度が低下する。
更に、固化剤を含有するために、基材側と接着剤との間の熱膨脹率が大きくなり、特に、ボイラや焼却炉若しくは鋳造用鋳型においては１０００℃以上の高温度で使用するために、接合剥離等が生じやすい。
【０００４】
本発明は、かかる技術的課題に鑑み、短時間で固化可能なセラミック接着剤を提供することを目的とする。
本発明の他の目的は固化剤を用いずに、この結果、耐熱性の高い接着剤を得ると同時に被接着材にあわせて熱膨脹係数も制御できるセラミック接着剤を提供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明はかかる課題を解決するために、ボイラや焼却炉若しくは鋳造用鋳型多孔質の耐火基材同士の接着に用いるセラミック接着剤において、
シリカフィラー、アルミナより選択された一又は複数種の平均粒径０.５μｍ以下の微細粒の水分散液に、平均粒径５〜１０μｍのアルミナ中粒、及び平均粒径１０〜１００μｍのジルコニア若しくはアルミナ粗粒をバインダ成分としての固化剤を用いずに適宜配分で混合し、固形分濃度７０〜８０重量％の高固形分濃度の流動性の高いスラリ状に形成したことを特徴とし、より具体的には、請求項２に記載のように、前記固形分濃度が、平均粒径０．５μｍ以下の微細粒が１０〜２０重量％、平均粒径５〜１０μｍの中粒が２０〜４０重量％、平均粒径１０〜１００μｍの粗粒が４０〜７０重量％である事を特徴とする。
【０００６】
かかる発明によれば、超微細な粒子の分散液、中粒粗粒を混合し、固形分濃度７０〜８０重量％の高固形分濃度の流動性の高いスラリ状のものとし、僅かの水分の除去或いは接着剤表面からの水分の蒸発により固化接合される。
そして固化接合された接着剤は図１に示すように、最も多く配合されている粗粒１３同士の隙間に中粒の粒子１２と微細粒の粒子１１が高密度で充填されているために、粒子間で分子間力が働き、固化剤がなくても強固な接合力を発揮できる。
【０００７】
又固形分濃度７０〜８０重量％の高固形分濃度であるので、乾燥時の収縮もほとんどなく、乾燥後の接着剤は超微細粒子の分子間結合力により、高い強度を有する。
更に接合される基材にあわせてアルミナ、ジルコニア、シリカ、ジルコニア／マグネシア、スピネル、アルミナ／マグネシア等を適宜選択して作用する粉末の種類を変えることで、熱膨脹係数を制御できる。
更に高純度の原料粉末を使用するが、バインダ成分を含有しないために、耐火度の高い接着剤が得られる。
【０００８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図に示した実施例を用いて詳細に説明する。但し、この実施例に記載される構成材料の粒度、配合比、温度などは特に特定的な記載がない限り、この発明の範囲をそれのみに限定する趣旨ではなく単なる説明例に過ぎない。
【０００９】
（実施例１）
平均粒径０.５μｍ以下の微細粒からなるシリカフィラーを１０重量％水中に分散させた分散液中に平均粒径１０〜１００μｍにミリングしたジルコニア粗粒を微細粒との配合比で７０重量％、平均粒径５〜１０μｍにミリングしたアルミナ中粒を微細粒との配合比で２０重量％投入して、水の量を調整しながら９０℃で２時間プロペラ攪拌機とホモジナイザーで混練し固形分濃度７０〜８０重量％の高固形分濃度の流動性の高い接着剤スラリー１を作製した後、図２に示すようにセラミック鋳型（基材）２、２間に接着剤スラリー１をインサートして圧着保持した状態で５分間維持した。
この接着したものを１５００℃にて１時間加熱したものを取り出して接合状態を確認したが、鋳型２と接着剤１との間で熱膨脹剥離が全く生ぜず良好な接合状態を維持できた。
【００１０】
（実施例２）
平均粒径０.５μｍ以下の微細粒からなるアルミナを２０重量％分散させた分散液中に平均粒径１０〜１００μｍにミリングしたアルミナ粗粒を微細粒との配合比で５０重量％、平均粒径５〜１０μｍにミリングしたアルミナ中粒を微細粒との配合比で３０重量％投入して水の量を調整しながら１００℃で２時間プロペラ攪拌機とホモジナイザーで混練し固形分濃度８０重量％の高固形分濃度の流動性の高い接着剤スラリーを作製した後、図２に示すように耐火レンガ２、２間に接着剤スラリー１をインサートして圧着保持した状態で５分間維持した。
この接着した耐火レンガ（基材）２を１６００℃にて１時間加熱した後取り出して接合状態を確認したが耐火レンガ２と接着剤１との間で熱膨脹剥離が全く生ぜず良好な接合状態を維持できた。
【００１１】
（実施例３）
平均粒径０.５μｍ以下の微細粒からなるシリカフィラーを２０重量％分散させた分散液中に平均粒径１０〜１００μｍにミリングしたジルコニア粗粒を微細粒との配合比で４０重量％、平均粒径５〜１０μｍにミリングしたアルミナ中粒を４０重量％投入して水の量を調整しながら１００℃で２時間プロペラ攪拌機とホモジナイザーで混練し固形分濃度８０重量％の高固形分濃度の流動性の高い接着剤スラリーを作製した後、図２に示すように耐火レンガ２間に接着剤スラリー１をインサートして圧着保持した状態で５分間維持した。
この接着した鋳型を１６００℃にて１時間加熱した後取り出して接合状態を確認したが耐火レンガ２と接着剤１との間で熱膨脹剥離が全く生ぜず良好な接合状態を維持できた。
【００１２】
【発明の効果】
以上記載のごとく本発明によれば、固形材が添加されていないために高純度である耐熱性の高い接着剤を得ると同時に被接着材にあわせて熱膨脹係数も制御できる。
さらに、短時間で固化可能なセラミック接着剤を得ることが出来る。
又、本発明によれば５分程度の短時間で固化することの出来るセラミック接着剤を得ることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【図１】セラミック接着剤において超微細な粒子と、中粒、及び粗粒が分子間結合されている状態を示す作用図である。
【図２】セラミック接着剤を介して基材同士が接合されている状態を示す概略図である。
【符号の説明】
１セラミック接着剤
２基材
１１超微細な粒子
１２中粒
１３粗粒

Claims

ボイラや焼却炉若しくは鋳造用鋳型多孔質の耐火基材同士の接着に用いるセラミック接着剤において、
シリカフィラー、アルミナより選択された一又は複数種の平均粒径０.５μｍ以下の微細粒の水分散液に、平均粒径５〜１０μｍのアルミナ中粒、及び平均粒径１０〜１００μｍのジルコニア若しくはアルミナ粗粒をバインダ成分としての固化剤を用いずに適宜配分で混合し、固形分濃度７０〜８０重量％の高固形分濃度の流動性の高いスラリ状に形成したことを特徴とするセラミック接着剤。
前記固形分濃度が、平均粒径０．５μｍ以下の微細粒が１０〜２０重量％、平均粒径５〜１０μｍの中粒が２０〜４０重量％、平均粒径１０〜１００μｍの粗粒が４０〜７０重量％である事を特徴とする請求項1記載のセラミック接着剤。