JP6311135B2 - コーティング液、及びコーティング層を有する耐火物の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、耐火物に塗布するためのコーティング液、及びコーティング層を有する耐火物の製造方法に関する。
鋼材等の製造に用いる均熱炉や熱処理炉、セラミックス等の製造に用いる焼成炉等の、高温での加熱が可能に構成された加熱炉は、外壁と、外壁の内側に配置された内壁とを有している。内壁は、耐火物から構成されている。
内壁を構成する耐火物は、通常、取付金具を介して加熱炉の外壁に取り付けられている。この種の耐火物としては、シリカ、アルミナ、ジルコニア等を含むセラミックスファイバーより構成されたブロックが多用されている。このブロックは、優れた断熱性能を有しているため、加熱炉の内壁に用いることにより炉内の温度や昇温速度の制御を容易に行うことができる。また、上記ブロックは、かさ比重が小さいセラミックスファイバーを含んでいるため比較的軽量である。それ故、上記ブロックは、加熱炉の外壁に容易に取り付けることができる。
しかし、セラミックスファイバーより構成されたブロックは、例えば１０００℃以上の高温環境下に長期間置かれると徐々に収縮するという問題がある。そのため、加熱炉を長期間に亘って使用すると、隣り合うブロックの間に隙間が生じ、断熱性能の低下を招いていた。
また、セラミックスファイバーを含むブロック以外にも、ＪＩＳ Ｒ２６１１に規定される酸性酸化物、中性酸化物及び塩基性酸化物を主成分とする耐熱耐火レンガ、シャモット質、アルミナ質及びクロム質を骨材として含むプラスチック耐火物、カルシア及びアルミナを骨材として含むキャスタブル耐火物、並びに耐火モルタル等の耐火物が加熱炉の内壁として用いられることがある。しかし、これらの耐火物も、上記と同様に高温環境下に長期間置かれると徐々に収縮するという問題がある。また、金属を加熱する加熱炉内の耐火物に、金属や金属精錬時に発生する副生成物が接触した場合、耐火物が腐食する場合があるという不具合も存在していた。特にアルカリ物質を含む酸化第一鉄（スケール）が接触した場合には、顕著であった。
そこで、温度上昇による耐火物の収縮を抑制するために、耐火物の表面にコーティング層を設ける技術が提案されている。例えば、特許文献１には、セラミック粉末、粘土鉱物及びコロイド状酸化物溶液を含有し、チクソトロピック性を有する非沈降性耐火モルタルが開示されている。また、特許文献２には、無機繊維、無機粒子、無機バインダー及び有機バインダーを含むコート材が開示されている。
特許文献１の耐火モルタルは、高い粘度を有しているため、例えば耐火物の目地等の、深い凹凸や複雑な構造を有する部分への塗布が難しい。それ故、耐火モルタルを塗布する際の作業性が低いという問題がある。また、耐火モルタルは、塗布厚みを薄くすることが難しいため、耐火モルタルを塗布した耐火物が自重により加熱炉の外壁から剥落しやすいという問題がある。
耐火物に塗布するコーティング液の塗布性を向上させ、また、塗布厚みを薄くするためには、粘度の低いコーティング液を用いることが有効である。しかし、粘度の低いコーティング液は、通常、特許文献２のコート材のように有機バインダーや有機溶媒等の有機物を多量に含んでいる。そのため、コーティング液を加熱して乾燥する際に有機バインダー等がガス化し、得られるコーティング層にクラック等を発生させるおそれがある。このようなクラックは、断熱性能等が低下する原因となるため好ましくない。また、有機バインダーや有機溶媒を含むコーティング液は、長期間保存した際に腐敗するおそれがある。
以上のように、塗布性、塗布厚さ、性能及び保存性の観点から、耐火物用のコーティング液は、低粘度であり、有機バインダー等を含まないことが好ましい。ところが、有機バインダーや有機溶媒を用いずに作製した低粘度のコーティング液は、長期間に亘って固形分を溶媒中に分散させることが難しく、溶媒に固形分を分散させた後、比較的早期に固形分が沈殿するという問題がある。そのため、このようなコーティング液は、使用の都度溶媒と固形分とを混合する、あるいは、耐火物に塗布する直前に十分に攪拌して固形分を溶媒中に再度分散させる等の作業を行う必要があり、塗布前の準備作業が煩雑になっていた。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、簡素な作業により準備でき、耐火物用に塗布することによって優れた性能を発揮するコーティング液、及びコーティング層を有する耐火物の製造方法を提供しようとするものである。
本発明の一態様は、耐火物に塗布するためのコーティング液であって、
１００質量部の水分と、
１０〜６０質量部の、水に分散させて無機コロイド溶液を形成可能な微粒子よりなる無機バインダーと、
０．２〜２質量部の膨潤性粘土鉱物と、
１０〜２００質量部の輻射散乱材とを含有し、
該輻射散乱材は、（ａ）及び／または（ｂ）を含み、
（ａ）：Ａｌ2Ｏ3を含む繊維状粒子より構成されている平均繊維長１００μｍ以下のセラミックスファイバー、
（ｂ）：アルミナ粉末、シリカ粉末、チタニア粉末、クロミア粉末、イットリア粉末、ジルコニア粉末、酸化ランタン粉末、セリア粉末、炭化ケイ素粉末、Ａｌ 4 ＳｉＣ 4 粉末、窒化ケイ素粉末及び窒化ホウ素粉末からなる群より選択され、６０μｍ以下のメジアン径を有する１種または２種以上のセラミックス粉末、
かつ、２０℃における粘度が２０Ｐａ・ｓ以下である、コーティング液にある。
１００質量部の水分と、
１０〜６０質量部の、水に分散させて無機コロイド溶液を形成可能な微粒子よりなる無機バインダーと、
０．２〜２質量部の膨潤性粘土鉱物と、
１０〜２００質量部の輻射散乱材とを含有し、
該輻射散乱材は、（ａ）及び／または（ｂ）を含み、
（ａ）：Ａｌ2Ｏ3を含む繊維状粒子より構成されている平均繊維長１００μｍ以下のセラミックスファイバー、
（ｂ）：アルミナ粉末、シリカ粉末、チタニア粉末、クロミア粉末、イットリア粉末、ジルコニア粉末、酸化ランタン粉末、セリア粉末、炭化ケイ素粉末、Ａｌ 4 ＳｉＣ 4 粉末、窒化ケイ素粉末及び窒化ホウ素粉末からなる群より選択され、６０μｍ以下のメジアン径を有する１種または２種以上のセラミックス粉末、
かつ、２０℃における粘度が２０Ｐａ・ｓ以下である、コーティング液にある。
本発明の他の態様は、上記コーティング液を準備し、
耐火物より構成された基体上に、上記コーティング液を塗布し、
該コーティング液を乾燥させて上記基体上にコーティング層を形成する、
コーティング層を有する耐火物の製造方法にある。
耐火物より構成された基体上に、上記コーティング液を塗布し、
該コーティング液を乾燥させて上記基体上にコーティング層を形成する、
コーティング層を有する耐火物の製造方法にある。
上記コーティング液は、１００質量部の水分に対して、上記特定の比率の上記無機バインダー、上記膨潤性粘土鉱物（以下、「粘土鉱物」という。）及び上記輻射散乱材を含有している。そして、上記輻射散乱材は、上述のように粒径分布が制御されたセラミックスファイバー及び／またはセラミックス粉末より構成されている。
上記コーティング液の溶媒及びバインダーは、無機物から構成されている。それ故、上記コーティング液は、優れた保存性を有すると共に、乾燥後のコーティング層におけるクラックの発生を抑制することができる。
また、上記コーティング液は、上記特定の組成を有することにより、優れた性能を有する上記コーティング層を形成することができる。また、上記コーティング液は、低粘度であるため、優れた塗布性を有すると共に、塗布厚みを薄くすることができる。
また、上記コーティング液は、長期間に亘って安定して固形分を溶媒中に分散させることができる。それ故、上記コーティング液は、予め水と固形分とを混合しておくことができ、更には耐火物への塗布前の攪拌作業を短縮でき、場合によっては攪拌作業を行う必要がなくなる。その結果、塗布前の準備作業を大幅に簡素化することができる。
以上のように、上記コーティング液は、簡素な作業により準備でき、塗布性に優れ、塗布厚みを薄くすることができる。
また、上記製造方法により得られる耐火物は、上記特定の比率の上記無機バインダー、上記粘土鉱物及び上記輻射散乱材を含む上記コーティング層を有するため、優れた断熱性能及び耐風速性あるいは耐火物耐食性向上効果等を有する。上記コーティング層を有する耐火物は、例えば１０００℃以上となる高温環境において、長期間に亘って優れた性能を維持することができる。
上記コーティング液の組成について、以下に説明する。
・無機バインダー：１０質量部以上
上記コーティング液は、１００質量部の水分に対して１０質量部以上の無機バインダーを含有している。無機バインダーは、乾燥後のコーティング層を耐火物よりなる基体に強固に接着させる作用を有する。コーティング液は、無機バインダーの含有量を上記特定の範囲にすることにより、乾燥後のコーティング層にクラック等が発生する、あるいはコーティング層が基体から剥落するなどの問題を抑制することができる。
上記コーティング液は、１００質量部の水分に対して１０質量部以上の無機バインダーを含有している。無機バインダーは、乾燥後のコーティング層を耐火物よりなる基体に強固に接着させる作用を有する。コーティング液は、無機バインダーの含有量を上記特定の範囲にすることにより、乾燥後のコーティング層にクラック等が発生する、あるいはコーティング層が基体から剥落するなどの問題を抑制することができる。
無機バインダーとしては、水に分散させてコロイダルシリカ等の無機コロイド溶液を形成可能な微粒子を用いることができる。即ち、上記コーティング液は、例えば、コロイド粒子の含有量が上記特定の範囲となるように、上記コーティング液にコロイダルシリカ等を配合する方法等により作製することができる。通常、無機コロイド溶液に含まれるコロイド粒子のメジアン径は１００ｎｍ以下である。無機コロイド溶液としては、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ及びコロイダルジルコニア等を用いることができる。
無機バインダーの含有量が１０質量部未満の場合には、コーティング層と基体との接着性が低下し、コーティング層にクラックや剥離が発生するおそれがある。その結果、耐火物の性能が低下するおそれがある。
コーティング層と基体との接着性を向上させるためには、無機バインダーの含有量が多いほうが好ましい。しかし、無機バインダーの含有量が過度に多くなると、コストに見合った効果を得ることが難しくなる、コーティング層の融点が低下するなどの問題を招くおそれがある。
また、無機バインダーは高い反応性を有するため、無機バインダーの含有量が過度に多くなると、高温環境下において基体や輻射散乱材等と反応してコーティング層が変質し、ひいては性能が低下するおそれがある。基体や輻射散乱材等との反応は、コロイダルシリカに由来する微粒子、コロイダルアルミナに由来する微粒子及びコロイダルジルコニアに由来する微粒子のいずれを用いた場合にも起こり得るが、特にコロイダルシリカに由来する微粒子を無機バインダーとして用いた場合に起こり易い。これらの問題を回避するため、無機バインダーの含有量は、２０質量部以下とすることが好ましい。
従って、コーティング層と基体との接着性を向上させると共に高温下でのコーティング層の性能低下を抑制する観点から、無機バインダーの含有量を１０〜２０質量部とすることがより好ましい。
・膨潤性粘土鉱物：０．２〜２質量部
上記コーティング液は、１００質量部の水分に対して０．２〜２質量部の上記粘土鉱物を含有している。粘土鉱物は、固形分の水中への分散性を向上させる作用を有する。上記コーティング液は、粘土鉱物の含有量を上記特定の範囲にすることにより、粘土鉱物、無機バインダー及び輻射散乱材を長期間に亘って安定して水中に分散させることができる。その結果、塗布前の準備作業を大幅に簡素化することができる。
上記コーティング液は、１００質量部の水分に対して０．２〜２質量部の上記粘土鉱物を含有している。粘土鉱物は、固形分の水中への分散性を向上させる作用を有する。上記コーティング液は、粘土鉱物の含有量を上記特定の範囲にすることにより、粘土鉱物、無機バインダー及び輻射散乱材を長期間に亘って安定して水中に分散させることができる。その結果、塗布前の準備作業を大幅に簡素化することができる。
上記粘土鉱物としては、例えば、カオリナイト、ハロイサイト、スメクタイト、雲母、バーミキュライト、緑泥石、イモゴライト、アロフェン、セピオライト、バリギルスカイト及びギブサイト等の、膨潤性を有する粘土鉱物を用いることができる。
粘土鉱物の含有量が０．２質量部未満の場合には、固形分を水中に分散させることが難しくなり、固形分を水に分散させた後、比較的早期に固形分が沈降するおそれがある。一方、粘土鉱物の含有量が２質量部を超えると、コーティング液の粘度増大により塗布性が低下する、コーティング層の耐熱性が低下するなどの問題を招くおそれがある。
・輻射散乱材：１０〜２００質量部
コーティング液は、１００質量部の水分に対して１０〜２００質量部の輻射散乱材を含有している。輻射散乱材は、炉内から輻射された赤外線等の電磁波を反射させ、または散乱させる作用を有する。
コーティング液は、１００質量部の水分に対して１０〜２００質量部の輻射散乱材を含有している。輻射散乱材は、炉内から輻射された赤外線等の電磁波を反射させ、または散乱させる作用を有する。
炉内の温度が１０００℃以上の高温となる加熱炉においては、対流や伝導による熱移動に比べて、輻射による炉内から炉外への熱移動が支配的となる。これに対し、上記コーティング液を乾燥してなるコーティング層は、輻射散乱材を含んでいるため、炉内から輻射された赤外線等の電磁波を効果的に反射あるいは散乱することができる。そして、上記耐火物は、上記コーティング層により炉内から輻射された電磁波を表面で反射あるいは散乱することができるため、炉外への熱移動を効果的に低減することができる。その結果、上記耐火物は優れた断熱性能等を有する。
また、上記耐火物は、上記コーティング層の存在により基体まで到達する上記電磁波を低減することができるため、基体の温度上昇を抑制することができる。その結果、上記耐火物は、加熱による基体の収縮を抑制することができ、ひいては耐火物全体の収縮を抑制することができる。
輻射散乱材の含有量が１０質量部未満の場合には、電磁波を反射あるいは散乱させる作用が不十分となるため、断熱性能を向上させることが難しい。一方、輻射散乱材の含有量が２００質量部を超える場合には、コーティング液の粘度が高くなり、塗布性が悪化するおそれがある。従って、断熱性能と塗布性とを両立させるため、輻射散乱材の含有量を１０〜２００質量部とする。同様の観点から、輻射散乱材の含有量を１０〜１２０質量部とすることが好ましく、１０〜８０質量部とすることがより好ましい。
輻射散乱材としては、セラミックスファイバー及び／または６０μｍ以下のメジアン径を有する１種または２種以上のセラミックス粉末を用いることができる。なお、セラミックス粉末のメジアン径は、レーザー回折散乱法により測定した粒径分布に基づいて算出することができる。
セラミックスファイバーは、Ａｌ2Ｏ3を含む繊維状粒子より構成されている。セラミックスファイバーは、通常、Ａｌ2Ｏ3及びＳｉＯ2から構成されているが、これら以外の成分を含んでいても良い。
セラミックスファイバーは、Ａｌ2Ｏ3の含有量が多いほど輻射された電磁波を効果的に反射または散乱することができる。それ故、Ａｌ2Ｏ3の含有量が多いセラミックスファイバーは、最終的に得られる耐火物の性能を向上させることができる。断熱性等の性能を向上させる観点から、セラミックスファイバー中のＡｌ2Ｏ3の含有量は５０質量％以上であることが好ましく、６０質量％以上であることがより好ましく、６５質量％以上であることが更に好ましく、７０質量％以上であることが特に好ましい。
セラミックスファイバーを構成する個々の繊維状粒子は、通常、直径の１倍以上の長さを有している。繊維状粒子の平均直径は、６０μｍ以下とすることができる。この場合には、セラミックスファイバーの分散性を向上させると共にコーティング液の塗布厚みを薄くすることができる。工業的な入手性の観点からは、繊維状粒子の平均直径は１２μｍ以下であることが好ましい。
上記セラミックスファイバーの平均繊維長は１００μｍ以下である。平均繊維長が１００μｍを超える場合には、過度に長い繊維状粒子の含有量が多くなるため、セラミックスファイバーが保管中に沈降し易くなる。また、過度に長い繊維状粒子の含有量が多くなると、コーティング液の塗布厚みを薄くすることが難しくなり、ひいては乾燥後のコーティング層の厚みを薄くすることが難しくなる。
それ故、セラミックスファイバーの分散性を向上させると共にコーティング液の塗布厚みを薄くするため、セラミックスファイバーの平均繊維長を１００μｍ以下とする。同じ観点から、セラミックスファイバーの平均繊維長を６０μｍ以下とすることが好ましく、４０μｍ以下とすることがより好ましい。
セラミックス粉末としては、具体的には、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）、シリカ（ＳｉＯ2）、チタニア（ＴｉＯ2）、クロミア（Ｃｒ2Ｏ3）、イットリア（Ｙ2Ｏ3）、ジルコニア（ＺｒＯ2）、酸化ランタン（Ｌａ2Ｏ3）、セリア（ＣｅＯ2）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、炭化ケイ素アルミニウム（Ａｌ4ＳｉＣ4）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）及び窒化ホウ素（ＢＮ）からなる群より選択されるいずれか１種または２種以上の粉末を用いることができる。これらのセラミックス粉末は、単独で用いても良く、セラミックスファイバーと併用してもよい。
上記セラミックス粉末は、メジアン径が６０μｍ以下となる粒径分布を有している。セラミックス粉末のメジアン径を６０μｍ以下とすることにより、粒径が大きい粒子の含有量を低減することができる。その結果、水中へのセラミックス粉末の分散性を向上させるとともに、コーティング液の塗布厚みを容易に薄くすることができる。同じ観点から、セラミックス粉末のメジアン径を４０μｍ以下とすることが好ましく、２０μｍ以下とすることがより好ましく、１０μｍ以下とすることが更に好ましい。また、コーティング液の粘度増大を回避する観点からは、セラミックス粉末のメジアン径を１μｍ以上とすることが好ましい。
コーティング液がセラミックスファイバーまたはアルミナ粉末のいずれか一方のみを輻射散乱材として含んでいる場合には、コーティング液の全固形分に対するＡｌ2Ｏ3の含有量が５０質量％以上であることが好ましい。この場合には、コーティング液は、輻射された電磁波をより効果的に反射または散乱することができるコーティング層を形成することができる。そして、上記コーティング液を用いることにより、上記耐火物の断熱性能等をより向上させることができる。
コーティング液が２種以上の輻射散乱材を含んでいる場合には、輻射散乱材として、少なくともセラミックスファイバーを含んでいることが好ましい。即ち、コーティング液は、セラミックスファイバーを含む２種以上の輻射散乱材を含んでいることが好ましい。
上記セラミックス粉末は、いずれも輻射散乱材として優れた性能を有する。しかし、２種以上のセラミックス粉末を併用する場合には、コーティング液の粘度が増大し易くなり、塗布性が悪化する、あるいは塗布厚みが厚くなるなどの問題が生じるおそれがある。一方、セラミックスファイバーは、上記セラミックス粉末と併用した場合にコーティング液の粘度を増大させにくい。それ故、セラミックスファイバーを含む２種以上の輻射散乱材を含んでいるコーティング液は、粘度増大を抑制しつつ、耐火物の性能をより向上させることができる。
上記の場合において、コーティング液は、アルミナ粉末の含有量が３０質量部以下であることがより好ましい。アルミナ粉末は、セラミックスファイバーと併用した場合に、炭化ケイ素粉末、窒化ケイ素粉末及び窒化ホウ素粉末に比べてコーティング液の粘度を増大させ易い。それ故、アルミナ粉末の含有量を３０質量部以下に規制することにより、コーティング液の粘度増大を抑制することができる。
また、上記の場合において、コーティング液は、全固形分に対するＡｌ2Ｏ3の含有量が５０質量％以上であることがより好ましい。この場合には、コーティング液は、輻射された電磁波をより効果的に反射または散乱することができるコーティング層を形成することができる。そして、上記コーティング液を用いることにより、上記耐火物の断熱性能等をより向上させることができる。
上記コーティング液は、２０Ｐａ・ｓ以下の粘度を有することが好ましい。この場合には、スプレーにより上記コーティング液を上記基体に塗布することができる。また、この場合には、コーティング液に基体を浸漬して塗布することもできる。これらの結果、コーティング液の塗布作業における作業性をより向上させることができる。スプレー塗布や浸漬による塗布をより容易に行う観点から、コーティング液は５Ｐａ・ｓ以下の粘度を有することがより好ましい。
また、上記コーティング液は上記固形分が水中に分散された状態を一日以上維持することができるよう構成されていることが好ましい。この場合には、予め水と固形分とを混合しておくことにより耐火物への塗布前の攪拌作業を短縮でき、場合によっては攪拌作業を行う必要がなくなる。その結果、塗布前の準備作業を大幅に簡素化することができる。
上記コーティング液は、塗布性及び保存性を損なわない範囲であれば、有機物を含有していてもよい。上記コーティング液に含まれ得る有機物としては、例えば、着色剤、防腐剤及び増粘剤等がある。
・着色剤：０．５質量部以下
コーティング液は、１００質量部の水に対して０．５質量部以下の着色剤を含有していてもよい。この場合には、コーティング液の色調を、基体とは異なる色調に調整することができる。これにより、コーティング液が塗布された部分と塗布されていない部分との判別を容易に行うことができる。その結果、コーティング液の塗布ムラを低減することができる。
コーティング液は、１００質量部の水に対して０．５質量部以下の着色剤を含有していてもよい。この場合には、コーティング液の色調を、基体とは異なる色調に調整することができる。これにより、コーティング液が塗布された部分と塗布されていない部分との判別を容易に行うことができる。その結果、コーティング液の塗布ムラを低減することができる。
・防腐剤：０．５質量部以下
コーティング液は、１００質量部の水に対して０．５質量部以下の防腐剤を含有していてもよい。この場合には、コーティング液の腐敗をより長期に亘って防ぐことができる。
コーティング液は、１００質量部の水に対して０．５質量部以下の防腐剤を含有していてもよい。この場合には、コーティング液の腐敗をより長期に亘って防ぐことができる。
・増粘剤：０．５質量部以下
コーティング液は、１００質量部の水に対して０．５質量部以下の増粘剤を含有していてもよい。増粘剤は、コーティング液の粘度を微調整するために用いられる。
コーティング液は、１００質量部の水に対して０．５質量部以下の増粘剤を含有していてもよい。増粘剤は、コーティング液の粘度を微調整するために用いられる。
着色剤、防腐剤及び増粘剤の含有量は、０．５質量部以下であることが好ましい。これらの有機物の含有量を上記特定の範囲に制限することにより、コーティング液の乾燥時に発生するガスの量を十分に低減することができる。その結果、乾燥後のコーティング層におけるクラックの発生を回避することができる。
上記耐火物は、例えば、耐火物より構成された基体に上記コーティング液を塗布した後、コーティング液を乾燥してコーティング層を形成することにより作製できる。上記コーティング層の形成に上記コーティング液を使用することにより、得られるコーティング層の厚みを薄くすることができる。また、上記コーティング液は、上述した通り従来よりも粘度を低くすることができるため、スプレーにより基体に塗布することができる。なお、上記コーティング液は、従来と同様に、刷毛やヘラ等を用いて基体の表面に塗布することも可能である。
コーティング液を塗布する基体は、従来公知の耐火物から構成されている。具体的に、基体を構成する耐火物としては、セラミックスファイバーを含むブロック及び成形物を採用することができる。基体を構成するセラミックスファイバーとしては、例えば、リフラクトリーセラミックスファイバー、アルミナファイバー及び生体溶解性ファイバーを用いることができる。
リフラクトリーセラミックスファイバーは、例えば、Ａｌ2Ｏ3：３０〜６０質量％、ＳｉＯ2：４０〜６０質量％を含み、残部がＺｒＯ2及び／またはＣｒ2Ｏ3からなる化学成分を有する繊維状粒子から構成されている。また、リフラクトリーセラミックスファイバーを構成する繊維状粒子は、非晶質である。
アルミナファイバーは、例えば、Ａｌ2Ｏ3：６０質量％以上を含み、残部がＳｉＯ2からなる化学成分を有する繊維状粒子から構成されている。また、アルミナファイバーを構成する繊維状粒子は、ムライト結晶及びアルミナ結晶の両方を含んでいる。
生体溶解性ファイバーは、例えば、ＳｉＯ2：４０〜６０質量％を含み、残部がＭｇＯ及び／またはＣａＯからなる化学成分を有する繊維状粒子から構成されている。また、生体溶解性ファイバーを構成する繊維状粒子は、非晶質である。
また、耐火物として、ＪＩＳ Ｒ２６１１に規定される耐熱耐火レンガ、シャモット質、アルミナ質及びクロム質を骨材として含むプラスチック耐火物、カルシア及びアルミナを骨材として含むキャスタブル耐火物、並びに耐火モルタル等を用いることも可能である。
上述した耐熱耐火レンガ、プラスチック耐火物、キャスタブル耐火物及び耐火モルタルは、セラミックスファイバーを含むブロック等に比べて表面が平滑である。そのため、従来のコーティング液を用いてコーティング層を形成した場合には、基体とコーティング層との接着性が低く、コーティング層にクラック等が発生する、あるいはコーティング層が剥離する等の問題を抑制することが困難であった。
これに対し、上記コーティング液は、従来に比べて基体表面への塗布厚みを薄くすることができ、結果としてコーティング層の厚みを薄くすることができる。それ故、耐熱耐火レンガ等からなる基体に対するコーティング層の接着性を向上させ、コーティング層の剥離やクラック等の発生を抑制することができる。
上記コーティング液の実施例について以下に説明する。なお、本例においては、以下の材料を用いてコーティング液を作製した。
・無機バインダー コロイダルシリカに由来する微粒子
・膨潤性粘土鉱物 スメクタイト
・膨潤性粘土鉱物 スメクタイト
・セラミックスファイバーＡ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：１０μｍ
・セラミックスファイバーＢ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：２０μｍ
・セラミックスファイバーＣ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：４０μｍ
・セラミックスファイバーＤ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：６０μｍ
・セラミックスファイバーＥ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：８０μｍ
・セラミックスファイバーＦ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：１００μｍ
・セラミックスファイバーＢ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：２０μｍ
・セラミックスファイバーＣ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：４０μｍ
・セラミックスファイバーＤ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：６０μｍ
・セラミックスファイバーＥ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：８０μｍ
・セラミックスファイバーＦ Ａｌ2Ｏ3含有量：６５質量％、ＳｉＯ2含有量：３５質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：１００μｍ
・セラミックスファイバーＧ Ａｌ2Ｏ3含有量：７０質量％、ＳｉＯ2含有量：３０質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：２０μｍ
・セラミックスファイバーＨ Ａｌ2Ｏ3含有量：５０質量％、ＳｉＯ2含有量：５０質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：２０μｍ
・セラミックスファイバーＨ Ａｌ2Ｏ3含有量：５０質量％、ＳｉＯ2含有量：５０質量％、繊維状粒子の平均直径：６μｍ、平均繊維長：２０μｍ
・炭化ケイ素粉末Ａ メジアン径：１μｍ
・炭化ケイ素粉末Ｂ メジアン径：５μｍ
・炭化ケイ素粉末Ｃ メジアン径：４０μｍ
・アルミナ粉末Ａ メジアン径：１μｍ
・アルミナ粉末Ｂ メジアン径：２０μｍ
・アルミナ粉末Ｃ メジアン径：４０μｍ
・炭化ケイ素粉末Ｂ メジアン径：５μｍ
・炭化ケイ素粉末Ｃ メジアン径：４０μｍ
・アルミナ粉末Ａ メジアン径：１μｍ
・アルミナ粉末Ｂ メジアン径：２０μｍ
・アルミナ粉末Ｃ メジアン径：４０μｍ
・シリカ粉末 メジアン径：４０μｍ
・クロミア粉末 メジアン径：４０μｍ
・ジルコニア粉末 メジアン径：４０μｍ
・クロミア粉末 メジアン径：４０μｍ
・ジルコニア粉末 メジアン径：４０μｍ
なお、セラミックスファイバーの平均繊維長は、以下の方法により算出した。まず、混合前のセラミックスファイバーのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）像を取得した。このＳＥＭ像に写った繊維状粒子のうち、両端が確認できる繊維状粒子を無作為に１００個選択した。そして、これらの繊維状粒子の長さを平均した値を平均繊維長とした。
また、繊維状粒子の平均直径は、以下の方法により算出した。まず、混合前のセラミックスファイバーのＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）像を取得した。このＳＥＭ像に写った繊維状粒子のうち、端面が確認できる繊維状粒子を無作為に１０個選択した。そして、これらの繊維状粒子の端面の直径を平均した値を繊維状粒子の平均直径とした。
また、セラミックス粉末のメジアン径は、レーザー回折／散乱式粒子径分布測定装置（株式会社堀場製作所製、「ＬＡ−５００」）を用いて測定した。
（実験例１）
本例は、１種類のセラミックスファイバーを輻射散乱材として含むコーティング液の例である。本例においては、表１に示すようにセラミックスファイバーの種類及び含有量を変更して１４種のコーティング液（試験剤１〜１４）を作製した。その後、得られたコーティング液の特性について評価を行った。
本例は、１種類のセラミックスファイバーを輻射散乱材として含むコーティング液の例である。本例においては、表１に示すようにセラミックスファイバーの種類及び含有量を変更して１４種のコーティング液（試験剤１〜１４）を作製した。その後、得られたコーティング液の特性について評価を行った。
＜試験剤の作製方法＞
まず、水を攪拌しながら膨潤性粘土鉱物を数回に分けて加え、膨潤性粘土鉱物を水に分散させた。この溶液を攪拌しながら、無機バインダー、輻射散乱材、着色剤、防腐剤及び増粘剤を順次加え、試験剤１〜１４を作製した。なお、無機バインダーは、コロイダルシリカ溶液の状態で上記溶液に混合した。
まず、水を攪拌しながら膨潤性粘土鉱物を数回に分けて加え、膨潤性粘土鉱物を水に分散させた。この溶液を攪拌しながら、無機バインダー、輻射散乱材、着色剤、防腐剤及び増粘剤を順次加え、試験剤１〜１４を作製した。なお、無機バインダーは、コロイダルシリカ溶液の状態で上記溶液に混合した。
＜試験剤の特性評価＞
・粘度
粘度計（リオン株式会社製「ビスコテスタ ＶＴ−０４Ｅ」）を用いて２０℃における各試験剤の粘度を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１における「粘度」欄の記号の意味は以下の通りである。
・粘度
粘度計（リオン株式会社製「ビスコテスタ ＶＴ−０４Ｅ」）を用いて２０℃における各試験剤の粘度を測定した。その結果を表１に示す。なお、表１における「粘度」欄の記号の意味は以下の通りである。
Ａ＋：試験剤の粘度は１Ｐａ・ｓ以下であった。
Ａ：試験剤の粘度は１Ｐａ・ｓ超え５Ｐａ・ｓ以下であった。
Ｂ：試験剤の粘度は５Ｐａ・ｓ超え２０Ｐａ・ｓ以下であった。
Ｃ：試験剤の粘度は２０Ｐａ・ｓを超えていた。
Ｄ：水分が不足しており、粘度測定が不可能であった。
Ａ：試験剤の粘度は１Ｐａ・ｓ超え５Ｐａ・ｓ以下であった。
Ｂ：試験剤の粘度は５Ｐａ・ｓ超え２０Ｐａ・ｓ以下であった。
Ｃ：試験剤の粘度は２０Ｐａ・ｓを超えていた。
Ｄ：水分が不足しており、粘度測定が不可能であった。
＜分散安定性＞
各試験剤を激しく攪拌して固形分を分散させた後、室温環境下で試験剤を静置した。そして、固形分が完全に沈降するまでの時間を計測した。その結果を表１に示す。なお、表１における「分散安定性」の欄に示した記号の意味は、以下の通りである。また、「固形分が完全に沈降した状態」とは、沈降した固形分と上澄みの液体との境界が明瞭に観察された状態をいう。
各試験剤を激しく攪拌して固形分を分散させた後、室温環境下で試験剤を静置した。そして、固形分が完全に沈降するまでの時間を計測した。その結果を表１に示す。なお、表１における「分散安定性」の欄に示した記号の意味は、以下の通りである。また、「固形分が完全に沈降した状態」とは、沈降した固形分と上澄みの液体との境界が明瞭に観察された状態をいう。
Ａ＋：評価期間の間、固形分は沈降しなかった。
Ａ：固形分は数日程度で沈降した。
Ｂ：固形分は数十分程度で沈降した。
Ｃ：固形分は静置した直後に沈降した。
−：試験剤の粘度が極めて高いため評価が不可能であった。
Ａ：固形分は数日程度で沈降した。
Ｂ：固形分は数十分程度で沈降した。
Ｃ：固形分は静置した直後に沈降した。
−：試験剤の粘度が極めて高いため評価が不可能であった。
＜塗布性＞
テストピースとして、縦３ｍｍ×横３ｍｍの正方形状を呈する孔部を多数有する格子を準備した。このテストピースに、スプレー及びヘラを用いて各試験剤の塗布を試み、スプレー塗布の可否を評価した。また、塗布後のテストピースを目視観察し、試験剤による孔部の目詰まりの有無を評価した。表１に評価結果を示す。なお、表１における「塗布性」の欄に示した記号の意味は、以下の通りである。
テストピースとして、縦３ｍｍ×横３ｍｍの正方形状を呈する孔部を多数有する格子を準備した。このテストピースに、スプレー及びヘラを用いて各試験剤の塗布を試み、スプレー塗布の可否を評価した。また、塗布後のテストピースを目視観察し、試験剤による孔部の目詰まりの有無を評価した。表１に評価結果を示す。なお、表１における「塗布性」の欄に示した記号の意味は、以下の通りである。
Ａ＋：試験剤のスプレー塗布を行うことができた。スプレー塗布後のテストピースに孔部の目詰まりは発生せず、全ての孔部が開口していた。
Ａ：試験剤のスプレー塗布を行うことができた。スプレー塗布後のテストピースにおける孔部の一部に試験剤の目詰まりが発生した。
Ｂ：試験剤のスプレー塗布を行うことができず、ヘラによる塗布を行った。塗布後のテストピースは、ほぼ全ての孔部に試験剤の目詰まりが発生した。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
Ａ：試験剤のスプレー塗布を行うことができた。スプレー塗布後のテストピースにおける孔部の一部に試験剤の目詰まりが発生した。
Ｂ：試験剤のスプレー塗布を行うことができず、ヘラによる塗布を行った。塗布後のテストピースは、ほぼ全ての孔部に試験剤の目詰まりが発生した。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
＜乾燥後のひび割れ＞
テストピースとして、ガラス板、アルミナ板、耐火レンガ及びセラミックスファイバーブロックを準備した。ガラス板及びアルミナ板は、滑らかな表面を有しており、縦５ｃｍ×横５ｃｍの正方形状を呈している。耐火レンガは粗い表面を有しており、１辺が５ｃｍの立方体状を呈している。セラミックスファイバーブロックは、表面に多数の隙間が存在しており、１辺が５ｃｍの立方体状を呈している。
テストピースとして、ガラス板、アルミナ板、耐火レンガ及びセラミックスファイバーブロックを準備した。ガラス板及びアルミナ板は、滑らかな表面を有しており、縦５ｃｍ×横５ｃｍの正方形状を呈している。耐火レンガは粗い表面を有しており、１辺が５ｃｍの立方体状を呈している。セラミックスファイバーブロックは、表面に多数の隙間が存在しており、１辺が５ｃｍの立方体状を呈している。
上記４種のテストピースの表面に、可能な限り薄く、かつ、表面の全面が覆われるようにして試験剤を塗布した。その後、テストピースを１１０℃で１２時間加熱して乾燥させた。
乾燥後のテストピース表面を目視により観察し、コーティング層のひび割れの有無を評価した。その結果を表１に示す。なお、表１における「乾燥後のひび割れ」欄に示した記号の意味は、以下の通りである。
Ａ＋：乾燥後のコーティング層にひび割れは発生しなかった。
Ａ：乾燥後のコーティング層の一部にひび割れが発生したが、ひび割れによる断熱性能の低下は見られなかった。
Ｂ：乾燥後のコーティング層のほぼ全面にひび割れが発生した。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
Ａ：乾燥後のコーティング層の一部にひび割れが発生したが、ひび割れによる断熱性能の低下は見られなかった。
Ｂ：乾燥後のコーティング層のほぼ全面にひび割れが発生した。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
＜コーティング層の粗さ＞
上記により得られたテストピースのうち、アルミナ板上にコーティング層を形成したテストピースの表面を斜め方向から目視により観察し、コーティング層表面の粗さを評価した。その結果を表１に示す。なお、表１における「表面の粗さ」の欄に記載した記号の意味は、以下の通りである。
上記により得られたテストピースのうち、アルミナ板上にコーティング層を形成したテストピースの表面を斜め方向から目視により観察し、コーティング層表面の粗さを評価した。その結果を表１に示す。なお、表１における「表面の粗さ」の欄に記載した記号の意味は、以下の通りである。
Ａ：コーティング層の全面が平滑であった。
Ｂ：コーティング層の一部に凹凸が観察された。
Ｃ：コーティング層の全面に凹凸が観察された。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
Ｂ：コーティング層の一部に凹凸が観察された。
Ｃ：コーティング層の全面に凹凸が観察された。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
＜コーティング層の厚み＞
上記により得られたテストピースのうち、アルミナ板上に形成したコーティング層の厚みを測定した。その結果を表１に示す。なお、表１における「コーティング層の厚み」の欄に記載した記号の意味は、以下の通りである。また、コーティング層の厚みは、以下の方法により測定した。
上記により得られたテストピースのうち、アルミナ板上に形成したコーティング層の厚みを測定した。その結果を表１に示す。なお、表１における「コーティング層の厚み」の欄に記載した記号の意味は、以下の通りである。また、コーティング層の厚みは、以下の方法により測定した。
予め、コーティング層を塗布する前のアルミナ板において無作為に選んだ５箇所の厚みをノギスを用いて測定した。これにより得られた５箇所の厚みの平均値をアルミナ板の平均厚みとした。その後、上述の方法によりアルミナ板上にコーティング層を形成し、テストピースを作製した。そして、上記テストピースにおいて、目視により判断した最も厚い部分及び最も薄い部分の厚みをノギスを用いて測定した。更に、上記２箇所を除いた部分から無作為に３箇所を選び、ノギスを用いてテストピースの厚みを測定した。以上により得られた５箇所の厚みの平均値をテストピースの平均厚みとした。そして、テストピースの平均厚みからアルミナ板の平均厚みを差し引いた値をコーティング層の厚みとした。
Ａ＋：コーティング層の厚みは０．１ｍｍ以下であった。
Ａ：コーティング層の厚みは０．１ｍｍ超え０．３ｍｍ以下であった。
Ｂ：コーティング層の厚みは０．３ｍｍ超え１ｍｍ以下であった。
Ｃ：コーティング層の厚みは１ｍｍ超え３ｍｍ以下であった。
Ｄ：コーティング層の厚みは３ｍｍを超えていた。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
Ａ：コーティング層の厚みは０．１ｍｍ超え０．３ｍｍ以下であった。
Ｂ：コーティング層の厚みは０．３ｍｍ超え１ｍｍ以下であった。
Ｃ：コーティング層の厚みは１ｍｍ超え３ｍｍ以下であった。
Ｄ：コーティング層の厚みは３ｍｍを超えていた。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
＜焼成後のひび割れ＞
上記によりコーティング層を形成した４種のテストピースのうち、アルミナ板、耐火レンガ及びセラミックスファイバーブロックの３種を１５００℃で３時間加熱してコーティング層を焼成した。
上記によりコーティング層を形成した４種のテストピースのうち、アルミナ板、耐火レンガ及びセラミックスファイバーブロックの３種を１５００℃で３時間加熱してコーティング層を焼成した。
焼成後のテストピース表面を目視により観察し、コーティング層のひび割れの有無を評価した。その結果を表１に示す。なお、表１における「焼成後のひび割れ」欄に示した記号の意味は、以下の通りである。
Ａ＋：焼成後のコーティング層にひび割れは発生しなかった。
Ａ：焼成後のコーティング層の一部にひび割れが発生したが、ひび割れによる断熱性能の低下は見られなかった。
Ｂ：焼成後のコーティング層のほぼ全面にひび割れが発生した。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
Ａ：焼成後のコーティング層の一部にひび割れが発生したが、ひび割れによる断熱性能の低下は見られなかった。
Ｂ：焼成後のコーティング層のほぼ全面にひび割れが発生した。
−：試験剤の粘度が極めて高いため試験剤の塗布が不可能であった。
＜断熱性能の評価＞
耐火物よりなる基体の表面に、可能な限り薄く、かつ、表面の全面が覆われるようにして試験剤を塗布した。その後、基体を１１０℃で１２時間加熱して試験剤を乾燥させ、コーティング層を形成した。以上によりコーティング層を有する耐火物を作成した。なお、基体としては、最高使用温度が１２６０℃であるセラミックスファイバーブロック及び最高使用温度が１３００℃であるキャスタブル耐火物の２種を用いた。
耐火物よりなる基体の表面に、可能な限り薄く、かつ、表面の全面が覆われるようにして試験剤を塗布した。その後、基体を１１０℃で１２時間加熱して試験剤を乾燥させ、コーティング層を形成した。以上によりコーティング層を有する耐火物を作成した。なお、基体としては、最高使用温度が１２６０℃であるセラミックスファイバーブロック及び最高使用温度が１３００℃であるキャスタブル耐火物の２種を用いた。
次に、以下の方法により、上記耐火物を長時間加熱する高温耐久試験を行った。セラミックスファイバーブロックを用いた耐火物においては、耐火物を加熱装置に装入した後、装置内の温度を１５０℃／時間の昇温速度で１５００℃まで昇温させ、次いで、１５００℃の温度を２４時間保持した。２４時間の保持を行った後、加熱を停止して耐火物を装置内で自然放冷させ、高温耐久試験を完了した。また、キャスタブル耐火物を用いた耐火物においては、昇温速度を１００℃／時間とし、１５００℃での保持時間を３時間とした以外は、上記と同様に高温耐久試験を行った。
次に、高温耐久試験を行った後の耐火物の寸法を測定し、予め測定した高温耐久試験前の耐火物の寸法に対する線収縮率を算出した。その結果を表１中の「線収縮率」の欄に示す。なお、表１における符号「−」は、線収縮率の測定を行っていないことを示す。また、コーティング層を有する耐火物との比較のため、コーティング層を設けていない状態のセラミックスファイバーブロック及びキャスタブル耐火物を用いて高温耐久試験を行った。セラミックスファイバーブロックの線収縮率は５．４％であり、キャスタブル耐火物の線収縮率は４．８％であった。
（実験例２）
本例は、無機バインダー及び膨潤性粘土鉱物の含有量を変更したコーティング液の例である。表２に示すように、本例においては、無機バインダー及び膨潤性粘土鉱物の含有量を変更した８種のコーティング液（試験剤１５〜２２）を実験例１と同様の方法により作製した。そして、実験例１と同様の方法により、各種特性の評価を行った。その結果を表２に示す。
本例は、無機バインダー及び膨潤性粘土鉱物の含有量を変更したコーティング液の例である。表２に示すように、本例においては、無機バインダー及び膨潤性粘土鉱物の含有量を変更した８種のコーティング液（試験剤１５〜２２）を実験例１と同様の方法により作製した。そして、実験例１と同様の方法により、各種特性の評価を行った。その結果を表２に示す。
（実験例３）
本例は、輻射散乱材としてセラミックス粉末のみを含むコーティング液の例である。表３に示すように、本例においては、セラミックス粉末の種類及び含有量を変更した１８種のコーティング液（試験剤２３〜３９、４１）を実験例１と同様の方法により作製した。そして、実験例１と同様の方法により、各種特性の評価を行った。その結果を表３に示す。
本例は、輻射散乱材としてセラミックス粉末のみを含むコーティング液の例である。表３に示すように、本例においては、セラミックス粉末の種類及び含有量を変更した１８種のコーティング液（試験剤２３〜３９、４１）を実験例１と同様の方法により作製した。そして、実験例１と同様の方法により、各種特性の評価を行った。その結果を表３に示す。
（実験例４）
本例は、輻射散乱材として、セラミックスファイバーとセラミックス粉末との両方を含むコーティング液の例である。表４及び表５に示すように、本例においては、セラミックス粉末の種類及び含有量を変更した２６種のコーティング液（試験剤４３〜６８）を実験例１と同様の方法により作製した。そして、実験例１と同様の方法により、各種特性の評価を行った。その結果を表４及び表５に示す。
本例は、輻射散乱材として、セラミックスファイバーとセラミックス粉末との両方を含むコーティング液の例である。表４及び表５に示すように、本例においては、セラミックス粉末の種類及び含有量を変更した２６種のコーティング液（試験剤４３〜６８）を実験例１と同様の方法により作製した。そして、実験例１と同様の方法により、各種特性の評価を行った。その結果を表４及び表５に示す。
以上の実験例１〜４より知られるように、無機バインダー、膨潤性粘土鉱物及び輻射散乱材の含有量が上記特定の範囲内である試験剤は、粘度が低く、優れた分散安定性を有し、スプレー塗布を行うことができた。また、かかる試験剤は、ガラスやレンガ等の種々のテストピースに対して優れた接着性を示すコーティング層を形成することができ、乾燥後及び焼成後のコーティング層のひび割れを抑制することができた。
また、膨潤性粘土鉱物及び輻射散乱材の含有量が上記特定の範囲内である試験剤は、コーティング層を有しない耐火物や、輻射散乱材を含有しない試験剤４を用いた耐火物に比べて、高温耐久試験後の線収縮率を小さくすることができた。
以上の結果から、無機バインダー、膨潤性粘土鉱物及び輻射散乱材の含有量が上記特定の範囲内である試験剤は、簡素な作業により準備できると共に、優れた性能を有するコーティング層を形成できることが理解できる。
（実験例５）
本例は、耐火物の耐風速性を評価した例である。評価に用いた試験体は、以下の方法により作製した。まず、基体として、縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ１ｃｍの平板状を呈するセラミックスファイバーブロックを準備した。この基体の表面に、可能な限り薄く、かつ、表面の全面が覆われるようにして試験剤２（表１参照）を塗布した。その後、基体を１１０℃で１２時間加熱して試験剤２を乾燥させ、コーティング層を形成した。以上により耐火物（試験体Ａ）を作製した。
本例は、耐火物の耐風速性を評価した例である。評価に用いた試験体は、以下の方法により作製した。まず、基体として、縦１０ｃｍ、横１０ｃｍ、厚さ１ｃｍの平板状を呈するセラミックスファイバーブロックを準備した。この基体の表面に、可能な限り薄く、かつ、表面の全面が覆われるようにして試験剤２（表１参照）を塗布した。その後、基体を１１０℃で１２時間加熱して試験剤２を乾燥させ、コーティング層を形成した。以上により耐火物（試験体Ａ）を作製した。
また、試験体Ａとの比較のため、上記基体のみからなる試験体Ｂ及び表６に示す試験体Ｃ〜Ｆを準備した。試験体Ｃ〜Ｆは、コーティング液の成分を表６に示すように変更した以外は、試験体Ａと同様の方法により作製した耐火物である。
耐風速性の評価は以下の方法により行った。まず、上記の方法により得られた試験体Ａ〜Ｆの質量を測定した。次いで、試験体の板面中央に、コンプレッサーから供給した圧縮空気を２０秒間吹き付けた。圧縮空気の圧力は圧力９ｋｇ／ｃｍ2とした。また、圧縮空気の吹き出し口は、試験体の板面から厚さ方向に３ｃｍ離れた位置に配置した。吹き出し口の口径は３ｍｍであった。その後、圧縮空気を吹き付けた後の試験体の質量を測定した。
以上により得られた吹き付け前後の試験体の質量に基づいて、圧縮空気を吹き付ける前の試験体の質量を基準とした質量減少率を算出した。即ち、質量減少率Ｒ（％）は、下記式により算出される値である。
Ｒ＝（Ｗｉ−Ｗｆ）／Ｗｉ×１００
なお、上記式において、Ｗｉは圧縮空気を吹き付ける前の試験体の質量（ｇ）であり、Ｗｆは圧縮空気を吹き付けた後の試験体の質量（ｇ）である。
Ｒ＝（Ｗｉ−Ｗｆ）／Ｗｉ×１００
なお、上記式において、Ｗｉは圧縮空気を吹き付ける前の試験体の質量（ｇ）であり、Ｗｆは圧縮空気を吹き付けた後の試験体の質量（ｇ）である。
表６に、各試験体の質量減少率を示した。
表６から知られるように、無機バインダー、膨潤性粘土鉱物及び輻射散乱材の含有量が上記特定の範囲内である試験剤２を用いて作製した耐火物（試験体Ａ）は、セラミックスファイバーブロックのみからなる試験体Ｂや、無機バインダーまたは粘土鉱物のうち少なくとも一方を有しない試験体Ｃ、Ｄ及びＦに比べて質量減少率を低減することができた。
試験体Ｅは、試験体Ａよりも質量減少率が低くなった。しかしながら、試験体Ｄは、輻射散乱材（セラミックスファイバーＢ）を含有していないため、試験体Ａよりも断熱性能が劣っていると推定される。
（実験例６）
本例は、先に示したコーティング液の一部（試験剤１、２、１４、３３、３４、３６、５４、６０、６１、６２、２３、２４、３８、３９、４１）を用い、耐食性向上効果を評価する実験を行った結果を示すものである。
本例は、先に示したコーティング液の一部（試験剤１、２、１４、３３、３４、３６、５４、６０、６１、６２、２３、２４、３８、３９、４１）を用い、耐食性向上効果を評価する実験を行った結果を示すものである。
＜耐火物試験体の作製＞
基体となる耐火物として、１０ｃｍ角のセラミックスファイバーブロックを２種類準備した。本例で用いた第１のセラミックスファイバーブロックは、組成がＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2をそれぞれ５０質量％含有するものであり、上限使用温度が１２６０℃として市販されているもの（株式会社ＩＴＭ社製）である。第２のセラミックスファイバーブロックは、組成がＡｌ2Ｏ3含有量７０質量％、ＳｉＯ2含有量３０質量％であり、上限使用温度が１６００℃として市販されているもの（株式会社ＩＴＭ社製）である。
基体となる耐火物として、１０ｃｍ角のセラミックスファイバーブロックを２種類準備した。本例で用いた第１のセラミックスファイバーブロックは、組成がＡｌ2Ｏ3とＳｉＯ2をそれぞれ５０質量％含有するものであり、上限使用温度が１２６０℃として市販されているもの（株式会社ＩＴＭ社製）である。第２のセラミックスファイバーブロックは、組成がＡｌ2Ｏ3含有量７０質量％、ＳｉＯ2含有量３０質量％であり、上限使用温度が１６００℃として市販されているもの（株式会社ＩＴＭ社製）である。
これらのセラミックスファイバーブロックの表面に、可能な限り薄く、かつ、表面の全面が覆われるようにしてコーティング液（試験剤）を塗布した。その後、１１０℃で１２時間加熱してコーティング液を乾燥させることにより、基体であるセラミックスファイバーブロックの表面に０．３ｍｍ以下の厚みのコーティング層を有する耐火物試験体を得た。なお、第２のセラミックスファイバーブロックを用いた耐火物試験体は、後述する表７に示すように、試験剤２及び５４のみに対して使用した。
＜腐食試験＞
耐火物の腐食を誘発する物質として、スケールを２種類準備した。スケール１は、質量比にて、ＦｅＯ粉末：カーボン粉末＝１０：０．５のものであり、スケール２は、質量比にて、ＦｅＯ粉末：炭酸ナトリウム：カーボン粉末＝９：１：０．４５のものである。腐食性は、スケール２の方がスケール１よりも強い。
耐火物の腐食を誘発する物質として、スケールを２種類準備した。スケール１は、質量比にて、ＦｅＯ粉末：カーボン粉末＝１０：０．５のものであり、スケール２は、質量比にて、ＦｅＯ粉末：炭酸ナトリウム：カーボン粉末＝９：１：０．４５のものである。腐食性は、スケール２の方がスケール１よりも強い。
これらのスケールを、上記の耐火物試験体の表面に、直径２〜３ｃｍの円形状態となるように薄く広げて載せる。比較のために、コーティング層を有していない上記２種のセラミックスファイバーブロックの表面に直接スケールを載せた試験体も作製した。スケールを載せた耐火物試験体を加熱装置に挿入した後、装置内の温度を１５０℃／時間の昇温速度で１４００℃まで昇温させ、次いで、１５００℃の温度を３時間保持した。その後、耐火物試験体を加熱装置から取り出し、目視観察及び断面観察をすることにより浸食の状態を評価した。その結果は、表７に示す。なお、表７における「耐食性」欄に示した記号の意味は、以下の通りである。
Ａ：目視及び断面観察において、基体に浸食が見られなかった。
Ｂ：目視では判断できないが、断面観察により基体の浸食が見られた。
Ｃ：スケールがある部分の陥没があり、断面観察するまでもなく目視で基体への浸食があることがわかった。
Ｂ：目視では判断できないが、断面観察により基体の浸食が見られた。
Ｃ：スケールがある部分の陥没があり、断面観察するまでもなく目視で基体への浸食があることがわかった。
表７に示されているように、基体としての耐火物の表面に、本例のコーティング液を塗装してコーティング層を形成することが、耐火物の耐食性を向上させる効果があることがわかる。少なくとも、上限使用温度が１２６０℃のセラミックファイバーブロックの場合には、スケール１に対しては、実験した全てのコーティング液によるコーティング層が優れた耐食性向上効果を示した。また、スケール２の結果から見れば、少なくともコーティング液中の固形分としてアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）含有量が５０質量％以上の場合に、より高い耐食性向上効果が得られる傾向が見られた。
（実験例７）
本例は、先に示したコーティング液の一部（試験剤２、１４、３６、３８、３９、４１）を用い、更に別の耐食性向上効果を評価する実験を行った結果を示すものである。
本例は、先に示したコーティング液の一部（試験剤２、１４、３６、３８、３９、４１）を用い、更に別の耐食性向上効果を評価する実験を行った結果を示すものである。
＜耐火物試験体の作製＞
基体となる耐火物として、実験例６と同様の使用上限温度が１２６０℃の１０ｃｍ角のセラミックスファイバーブロックを準備し、その表面に後述する溶湯アルミを受ける窪みを設けた。このセラミックスファイバーブロックの表面に、実験例６の場合と同様に、可能な限り薄く、かつ、表面の全面が覆われるようにしてコーティング液（試験剤）を塗布した。その後、１１０℃で１２時間加熱してコーティング液を乾燥させることにより、基体であるセラミックスファイバーブロックの表面に０．３ｍｍ以下の厚みのコーティング層を有する耐火物試験体を得た。
基体となる耐火物として、実験例６と同様の使用上限温度が１２６０℃の１０ｃｍ角のセラミックスファイバーブロックを準備し、その表面に後述する溶湯アルミを受ける窪みを設けた。このセラミックスファイバーブロックの表面に、実験例６の場合と同様に、可能な限り薄く、かつ、表面の全面が覆われるようにしてコーティング液（試験剤）を塗布した。その後、１１０℃で１２時間加熱してコーティング液を乾燥させることにより、基体であるセラミックスファイバーブロックの表面に０．３ｍｍ以下の厚みのコーティング層を有する耐火物試験体を得た。
＜腐食試験＞
耐火物の腐食を誘発する物質として、アルミニウム合金溶湯を想定し、ＡＤＣ１２のアルミニウム合金インゴット（１０ｇ）を準備した。アルミニウム合金インゴットをセラミックスファイバーブロックの窪みに載せ、加熱装置に挿入した後、装置内の温度を１５０℃／時間の昇温速度で８００℃まで昇温させてアルミニウム合金を溶融させ、次いで、８００℃の温度を１０時間保持した。その後、耐火物試験体を加熱装置から取り出し、目視観察及び断面観察をすることにより浸食の状態を評価した。比較のために、コーティング層を有していないセラミックスファイバーブロックの窪みに直接アルミニウム合金インゴットを載せた試験体についても同様の試験を行った。その結果は、表８に示す。なお、表８における「耐食性」欄に示した記号の意味は、以下の通りである。
耐火物の腐食を誘発する物質として、アルミニウム合金溶湯を想定し、ＡＤＣ１２のアルミニウム合金インゴット（１０ｇ）を準備した。アルミニウム合金インゴットをセラミックスファイバーブロックの窪みに載せ、加熱装置に挿入した後、装置内の温度を１５０℃／時間の昇温速度で８００℃まで昇温させてアルミニウム合金を溶融させ、次いで、８００℃の温度を１０時間保持した。その後、耐火物試験体を加熱装置から取り出し、目視観察及び断面観察をすることにより浸食の状態を評価した。比較のために、コーティング層を有していないセラミックスファイバーブロックの窪みに直接アルミニウム合金インゴットを載せた試験体についても同様の試験を行った。その結果は、表８に示す。なお、表８における「耐食性」欄に示した記号の意味は、以下の通りである。
Ａ：目視及び断面観察において、基体に浸食が見られなかった。
Ｂ：目視では判断できないが、断面観察により基体の浸食が見られた。
Ｂ：目視では判断できないが、断面観察により基体の浸食が見られた。
表８に示されているように、基体としての耐火物の表面に本例のコーティング液を塗装してコーティング層を形成することが、耐火物の耐食性を向上させる効果があることがわかる。
Claims (8)
- 耐火物に塗布するためのコーティング液であって、
１００質量部の水分と、
１０〜６０質量部の、水に分散させて無機コロイド溶液を形成可能な微粒子よりなる無機バインダーと、
０．２〜２質量部の膨潤性粘土鉱物と、
１０〜２００質量部の輻射散乱材とを含有し、
該輻射散乱材は、（ａ）及び／または（ｂ）を含み、
（ａ）：Ａｌ2Ｏ3を含む繊維状粒子より構成されている平均繊維長１００μｍ以下のセラミックスファイバー、
（ｂ）：アルミナ粉末、シリカ粉末、チタニア粉末、クロミア粉末、イットリア粉末、ジルコニア粉末、酸化ランタン粉末、セリア粉末、炭化ケイ素粉末、Ａｌ 4 ＳｉＣ 4 粉末、窒化ケイ素粉末及び窒化ホウ素粉末からなる群より選択され、６０μｍ以下のメジアン径を有する１種または２種以上のセラミックス粉末、
かつ、２０℃における粘度が２０Ｐａ・ｓ以下である、コーティング液。 - 上記コーティング液は、上記セラミックスファイバー及び上記セラミックス粉末からなる群のうちいずれか１種のみを上記輻射散乱材として含んでいる、請求項１に記載のコーティング液。
- 上記コーティング液は、上記セラミックスファイバーまたは上記アルミナ粉末のいずれか一方のみを上記輻射散乱材として含んでおり、上記コーティング液の全固形分に対する上記セラミックスファイバーまたは上記アルミナ粉末由来のＡｌ2Ｏ3の含有量が５０質量％以上である、請求項２に記載のコーティング液。
- 上記コーティング液は、上記セラミックスファイバーを含む２種以上の上記輻射散乱材を含んでいる、請求項１に記載のコーティング液。
- 上記コーティング液は、上記アルミナ粉末を含有し、その含有量が３０質量部以下である、請求項４に記載のコーティング液。
- 上記コーティング液は、全固形分に対する上記セラミックスファイバー及び上記アルミナ粉末由来のＡｌ2Ｏ3の含有量が５０質量％以上である、請求項４または５に記載のコーティング液。
- 上記コーティング液は、固形分を分散させた後、室温環境下で静置したのち、沈降した固形分と上澄みの液体との境界が明瞭に観察されるまでの時間が一日以上である、請求項１〜６のいずれか１項に記載のコーティング液。
- 請求項１〜７のいずれか１項に記載のコーティング液を準備し、
耐火物より構成された基体上に、上記コーティング液を塗布し、
該コーティング液を乾燥させて上記基体上にコーティング層を形成する、
コーティング層を有する耐火物の製造方法。
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