JPH01203278A - セラミックファイバー系断熱性耐火組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、例えば加焼炉の耐火壁へのライニングやベニ
アリング、更には耐火ブロックの成形等に使用されるセ
ラミックファイ／＜−系断熱性耐火組成物に関する。更
に詳しくは、特にアルミナ−シリカ系セラミックファイ
バーを用いたセラミックファイバー系断熱性耐火組成物
に関する。

［従来の技術］ 従来、セラミックファイバー系断熱性耐火組成物として
は、セラミックファイバーと、結合材であるシリカゾル
、アルミナゾル又はアルミナセメントと、耐火性骨材と
からなるものが知られている（特公昭６１−１６７５３
号）。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、結合材としてシリカゾル又はアルミナゾ
ルを用いたセラミックファイバー系断熱性耐火組成物は
、硬化がもっばら乾燥によって得られるので、十分に硬
化するまでの時間が長い問題がある。従って１例えば、
当該組成物で厚いライニングを施す場合には、乾燥を早
くするために何層にも分けて塗布と乾燥を崩り返さなけ
ればならなくなって施工性が低下し、また流し込み成形
を行う場合には、乾燥時間が著しく長くなって生産性が
低下してしまっている。

一方、結合材としてアルミナセメントを用いたセラミッ
クファイバー系断熱性耐火組成物は、アルミナセメント
が自硬性を有するので、上述のような長い硬化時間を要
しない利点がある。

しかしながら、結合材としてアルミナセメントを用いる
場合、セラミックファイバーとしてアルミナ−シリカ系
セラミックファイバーを使用すると、アルミナ−シリカ
系セラミックファイバーが断熱性耐火物材料として優れ
ているにも拘らず、次のような問題を生む。

即ち、アルミナセメント中のＣａＯ成分力、アルミナ−
シリカ系セラミックファイバーの構成成分であるＡＩ！
２０３や５ｉ０２と高温下で反応して、アーノサイトや
ゲーレナイト等の低融点物を生成し、耐火性の低下並び
にセラミックファイバーの融着による収ｌｉｔ量の増大
を来たし、高温での使用が困難になるという問題を生む
。

［問題点を解決するための手段］ 上記問題点を解決するために講じられた手段を説明する
と、本発明は、５〜５０重量部のアルミナ−シリカ系セ
ラミックファイバーと、２０〜８０重量部の水硬性アル
ミナと、０〜７５重量部の耐火性骨材とを、王者の合計
が１００重量部となるよう含有しているセラミックファ
イバー系断熱性耐火組成物とするという手段を講じてい
るものである。

以下、更に本発明の詳細な説明する。

本発明で用いられるアルミナ−シリカ系セラミックファ
イバーは、結晶質のものでも非晶質のものでもよいが、
＃天性により優れることから。

結晶質のものが好ましい。

上記アルミナ−シリカ系セラミックファイバーの配合量
は、５〜５０重量部で、好ましくは１０〜４０重量部で
ある。５重量部未満では、軽量性、断熱性、耐熱衝撃性
に優れた断熱性耐火物を得にくくなる。また、５０重量
部を越えると、得られる断熱性耐火物の機械的強度が低
く、ガスフレームや飛散物による摩耗や、ウェットスケ
ール等による溶掻が著しくなりやすい。

アルミナ−シリカ系セラミックファイバーは、１〜１０
０■の長さ、特に５〜１０ｍｍの長さに切断されたもの
が好ましい、１＋＋＋ｍ未満の長さでは、セラミックフ
ァイバーによる、軽量性、断熱性、耐熱衝撃性の向上が
得にくい、また、１００１１１を越える長さでは、均一
な分散がしにくく、混合作業が行いにくくなる。

本発明で結合材として用いる水硬性アルミナとしては、
ρ−アルミナを主体とするアルミナ微粉を挙げることが
できる。このρ−アルミナを主体とするアルミナ微粉は
、水醜化アルミナを、減圧下でなるべく低温で脱水する
か、６００〜９００℃の熟ガスに瞬時に接触させること
によって得られる。

上記水硬性アルミナの配合量は、２０〜８０重量部で、
好ましくは３０〜６０重量部である。２０重量部未満で
は、硬化性が不十分となって結合材としての作用を得に
＜＜、ａＯ重量部を越えると、瞬結を生じて作業性を悪
くしたり、水和物の脱水に伴なう収縮が大きくなりやす
い。

本発明では、上記水硬性アルミナの一部を結合助材に置
き換えて配合することもできる。この場合、水硬性アル
ミナの配合量は２０重量部以上で、かつ水硬性アルミナ
と結合助材の合計が８０重量部以下となるよう行う、こ
の結合助材としては、例えばシリカヒユーム、耐火粘土
、コロイダルシリカ、コロイダルアルミナ等を用いるこ
とができる。結合助材を併用すれば、キャスタブルにお
ける沈動性並びにセラミックファイバーの分散性が向上
し、更に焼結性も向上させることができるので好ましい
。

本発明で用いる耐火性骨材としては１例えば、アングル
サイト、ムライト、シャモット等を挙げることができる
。

上記耐火性骨材の配合量は、０〜７５重量部で、好まし
くは２０〜６０重量部である。７５重量部を越えるとセ
ラミックファイバー及び結合剤の量が不足し、本発明の
特性が得られなくなる。

本発明では、上述したアルミナ−シリカ系セラミックフ
ァイバーと、水硬性アルミナと、耐火性骨材とを、王者
の合計が１００重量部となるよう配合するが、この王者
の混合物に対して次の添加材を加えることが好ましい。

水硬性アルミナの再水利性の活性度は比較的低く、温度
によっても影響されるので、低温雰囲気下で本断熱性耐
火組成物を硬化させたり、添加水量の多い場合では、硬
化促進剤として炭酸リチウムを添加することが好ましい
。この度醜リチウムの添加量としては、前記王者の混合
物１００重量部に対し、０．０１〜１．０重量部、好ま
しくは０．１〜０゜５重量部である。０．０１重量部未
満では、十分な硬化促進作用が得に〈〈、また１、０重
量部を越えて加えても、それほど硬化促進につながらな
いばかりか、アルカリ成分として、セラミックファイバ
ーの耐火性を低下させやすくなる。

キャスタブルの波動性を増大させるための分散材として
、例えば、アルカリ金属リン酸塩、アルカリ金属ポリリ
ン酸塩、ポリカルボン酸ナトリウム、アルキルスルホン
酸ナトリウム、芳香族スルホン酸ナトリウム等のいずれ
か−又は二以上を添加し、添加水量を低減することが好
ましい。その添加量は、前記王者の混合物１００重量部
に対し、０．０５〜０．５重量部、好ましくは０．１〜
０．３重量部である。０．０５重量部未満では十分な波
動性を得にくくに、また０、５重量部を越えて添加する
と、再凝集が生じてかえって分散効果が低下したり、硬
化を遅延させやすくなる。

キャスタブルにおけるセラミックファイバーの分散性向
上、水の分離防止のため１例えばＰＶＡ。

ＣＭＣ，ＭＣ、ポリアクリルアミド等の有機粘着剤を添
加することが好ましい、この添加量は、前記三者の混合
物１００重量部に対し、０．Ｏ１〜１．０重量部、好ま
しくは０．１〜０．５重量部である。　０．０１重量部
未満では添加した利益を得にくく、１．０重量部を越え
ると、硬化を遅延させやすくなる。

キャスタブルへの気温の混入により、得られる断熱性耐
火物の軽量化を図るため、アルキルベンゼンスルホン酸
等の表面活性剤を添加することが好ましい。この添加量
は、前記王者の混合物１００重星部に対し、０．０１〜
０．１重量部、好ましくは０，０３〜０．０５重量部で
ある。０．０１重量部未満では添加による利益が得にく
く、０，１重量部を越えると、得られる断熱性耐火物の
強度が低下しやすくなる。

［作　用］ 本発明に係る断熱性耐火組成物は、水を添加混合して使
用されるもので、特に結合材として用いられている水硬
性アルミナが水をとり込んで硬化する自硬性を有するの
で、乾燥硬化にのみたよる場合に比して、極めて短時間
で十分硬化させることができる。

一方、水硬性アルミナは、アルミナ−シリカ系のセラミ
ックファイバーの構成成分であるＡＩ！２０３や５ｉ０
２と高温下で反応するＣａＯ成分をほとんど有さない。

従って、断熱性耐火物材料として優れたアルミナ−シリ
カ系セラミックファイバーを用いて、高温使用時にもほ
とんど収縮を来たさない断熱性耐火物が得られるもので
ある。

［実施例］ 実施例１・比較例１ 第１表に示される配合割合の断熱性耐火組成物の各材料
をミキサーにて乾式混合後、水を外掛けで添加し、Ｊ　
ｌ５−Ｒ−２５５３に準じて試料を作製した。

試料の嵩比重、線変化率、曲げ強度、熱伝導率を第１表
に示す。

第１表から明らかなように、結合材としてアルミナセメ
ントを用いた比較例１の試料は、１５００°Ｃに加熱後
の収縮率が大きく、高温下での実用に適さないことが判
る。

尚、試料の測定は、ＪＩＳ−Ｒ−２５５３，２６５３，
２６５４゜５６５５、２６１８に準じて行った。また、
使用材料の化学成分を第２表に示す。

（以下余白） 実施例２〜４・比較例２及び３ 第３表に示される通り、アルミナ−シリカ系セラミック
ファイバー等の配合割合を変えて、各々実施例１・比較
例１と同様にして試料の作製とその測定を行った。

結果を第３表に示す。

第３表から明らかな通り、アルミナ−シリカ系セラミッ
クファイバーの配合量が過少の比較例２の試料は、比重
が大きく、熱伝導率も高くなっており、断熱性耐火物と
して適していないことが判る。また、アルミナ−シリカ
系セラミックファイバーの配合量が過大の比較例３の試
料は、硬化が不十分で、機械的強度が不足していること
が判る。

（以下余白） 実施例５〜９ 硬化促進剤としての炭酸リチウムの効果を確認すべく、
その添加層を変えて、硬化状態を調べた。

条件及び結果を第４表に示す。

尚、第４表において硬化とは、成形後に型枠等を取外す
のに必要なｌ　ｋｇ／ｃｍ２以上の圧縮強さとなった場
合をいい、これ未満の場合を未硬化とした。

（以下余白） ［発明の効果］ ■　水硬性アルミナを結合材とすることによって、アル
ミナ−シリカ系セラミックファイバーの１耐火性を低下
させることな（、当該ファイバーを用いた任意の形状の
断熱性耐火物を容易に得ることができる。

り）硬化時間が短かく、流し込み施工も可能で。

これによって均一・な施工体を得ることができる。

■　従来のセラミックファイバーライニング材と比較し
て機械的強度が高く、マトリックスがアルミナ質結合材
によって構成されることから、ウェットスケール等に対
する耐蝕性も比較的良好であり、従来、連続加熱炉など
の、省エネ、スキッドマークの減少のために行なわれて
いる二重、三重の断熱構造のスキッドパイプ等に於て、
耐火キャスタブルの代りに使用すれば、−層のライニン
グにて、二重、三重の断熱構造と同様の性能を得ること
ができ、これによって施工工数の減少、及びライニング
の均一性、信頼性を高めることができる。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １）５〜５０重量部のアルミナ−シリカ系セラミックフ
   ァイバーと、２０〜８０重量部の水硬性アルミナと、０
   〜７５重量部の耐火性骨材とを、三者の合計が１００重
   量部となるよう含有していることを特徴とするセラミッ
   クファイバー系断熱性耐火組成物。