JPH03177340A - 耐熱補強材用組成物 - 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、定形もしくは不定形耐火物やコンクリート類
の高温特性を改善するための耐熱補強材用組成物に関す
る。

〔従来の技術〕

従来より定形もしくは不定形耐火物の熱的あるいは構造
的スポーリング性を改善するために、低膨張性、高熱伝
導性のカーボン質を添加することが知られている。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、耐火物の大型化に伴い、カーボン質の添加のみ
では完全にスポーリング性を解消することが困難となっ
てきている。また、コンクリート。

モルタルなどのコンクリート類の耐熱性を向上させる目
的として、粉状のコークスを添加することも知られてい
る。しかし、コークスのみの添加では、コンクリートＩ
の引張強度は増加しないため、補強効果としてはもの足
りないものである。

〔課題を解決するための手段〕

本発明者らは、これらのスポーリング性や補強効果をよ
り向上させるべく鋭意検討した結果、ある特殊な粉状の
コークスと短繊維状の炭素繊維とを混合させたものを使
用することにより、スポーリング性や補強効果が大きく
向上するという新事実を知見し、本発明を完成するに至
った。

すなわち、本発明の耐熱補強材用組成物は、揮発分が１
０重量％以上であり、粒径が１關以下の粉状グリーンコ
ークスと短繊維状炭素繊維とを混合してなるものである
。ここで粉状のグリーンコークスとは、タールピッチを
コーキングして得られるグリーンコークスを粉砕し粒径
を実質的に１＋ｕ以下としたものである。

タールピッチとしては石炭タールピッチ、石油タールピ
ッチのいずれもが使用出来る。

タールピンチをコークス化するコーキング法としては、
フルードコーキング法、フレキシコーキング法及びデイ
レードコーキング法等いくつかが知られている。

本発明においてもいかなる方法も採用できるが、コーカ
ー（熱処理槽）の底部から原料のタールピンチを挿入し
、温度４００〜６００℃好ましくは４５０〜５００℃で
軽沸分を除去するデイレードコーカー法を用いるのが一
般的である。

揮発分が１０重量％以上好ましくは１５〜２５％になる
ように温度時間を調整する。

上記のように製造されたグリーンコークスを粉砕しｌ關
以下好ましくは２００ｍｅｓｈ以下にして本発明に用い
る粉状グリーンコークスとする。本発明に用いられる短
繊維状炭素繊維としてはレーヨン系炭素繊維（ＣＦ）、
　ポリアクリロニトリル系ＣＦ、石油ピッチ系ＣＦ、石
炭ピンチ系ＣＦ等種々のものが使用出来る。

好ましくは、グリーンコークスと同種の原料から得られ
る石油ピッチ系ＣＦおよび石炭ピンチ系ＣＦが使用され
る。

短繊維状炭素繊維の長さとしては、粉体と混合して使用
するため、あまり長いと炭素繊維同志がからまり十分な
性能を発揮しにくくなるので５０ｍｍ以下のものが使用
される。粉体の粒径を考えると好ましくは３〜２０ｔｍ
のものが使用される。

短繊維状炭素繊維の量としては、あまり多すぎると、繊
維の分散が悪くなるため通常はグリーンコークス１００
重量部に対して１〜２０重量部、好ましくは３〜１０重
量部で使用される。

グリーンコークスと炭素繊維との混合方法は、従来の一
般に行われている方法が使用出来る。例えば、粉体と炭
素繊維とをオムニ壽キサ−にて乾式で混合する方法や、
同じく乾式にてＶミキサーを使用する方法や、水とグリ
ーンコークスのスラリー中に炭素繊維を添加して混合し
、水スラリーとして使用してもよいし、またこのスラリ
ーを乾燥して使用することも出来る。

上記のように製造された特殊なコークスと炭素繊維との
混合物は、耐火物の場合は、焼結マグネシアや電融マグ
ネシア等の耐火物原料と混合して、またコンクリート類
の場合はセメント、骨材等と混合して使用される。

上記のような粉状コークスと炭素繊維の均一混合物は耐
火物の場合は、焼結マグネシアあるいは電融マグネシア
等の耐火物原料とを混合し、バインダーとしてフェノー
ル樹脂を添加し、７００〜１２００　ｋｇ／ｃｍ”程度
の圧にて底形される。グリーンコークスの割合は、耐火
物原料１００重量部に対して１０〜２５重量部程度であ
り、バインダーの割合は５〜７重量部の範囲で用途に応
じて選択される。

耐火物の場合は焼成耐火物または不焼戒耐火物のどちら
でも使用出来る。

コンクリート類の場合は本発明の混合物は、ポルトラン
ドセメント、アルミナセメント、高炉セメント類のセメ
ントと砂、砂利、砕石などの骨材と混合され、水を加え
て混練し、硬化し、コンクリートとなる。グリーンコー
クスとセメントとの配合割合は、特に限定されるもので
はないが容積比でセメント１に対してグリーンコークス
２以下が望ましく、通常は０．１〜１の範囲で用途、特
性等によって選択される。

本発明のグリーンコークスおよび炭素繊維ともに化学的
に安定であるため、上記のような強アルカリ性下のもと
においても充分に使用できる。

このように耐火物系及びコンクリート系の混練物に添加
された粉状コークスと炭素繊維は４００〜４５０℃の加
熱により、粉状コークス中の光学異方性相が急速に合体
するため、炭素繊維とマトリックスとの結合を強固にし
、高温下で安定な連続した炭素質の層を形成する。

このように加熱により固体から溶液に変化し、光学異方
性相が合体して、強度を発現させるので、コークス中の
光学異方性相の含有量としては４０〜７０％が好ましく
、さらに好ましくは５０〜７０％である。また、加熱後
の光学異方性相の含有量としては、７０〜８０％が好ま
しい。

このようにして使られた耐火物は炭素繊維の表面に強固
に炭素質が接着しているため、炭素繊維の酸化がおこり
にくく、このため、急激な熱変化においても、炭素繊維
を通して、応力を除去するため、スポーリング性に優れ
た耐火物となる。

〔実施例〕

以下、実施例について説明するが、本発明はその要旨か
らはずれることの無い限り、本発明を限定するものでは
ない。

なお、以下に表記する部はいずれも特に記載のないもの
は重量部とする。

実施例１ 粉状コークスとして、表〜ｌに示す特性を有するものを
用いた。この粉状コークス１００重量部と６關長の石炭
ピンチ系炭素繊維７部とをオムニミキサーにて乾式混合
し、炭素繊維を単糸分散させて、本発明の組成物を得た
。

普通ポルトランド上１フ１１００部、珪砂５号５０部と
上記の組成物２０部とをモルタルミキサーにて乾式混合
したのち、水を６０部添加し、セメントモルタルを調合
した。このモルタルをＪＩＳ　　Ｒ５２０１に規定する
４Ｘ４Ｘ１６ｃｎ＋の供試体に作成し、空気中（２０℃
×６５％ＲＨ）で４週間養生した。４週間養生後、この
モルタルを５００℃、９００℃に１時間加熱し、加熱後
の強度を測定した。その結果を表−２に示した。

比較例１ 普通ポルトランドセメント１００部と珪砂５号６８部に
水を６５部添加し、セメントモルタルを作り、実施例１
と同様に試験片を作り、同じテストを行った。結果を表
−２に示した。

比較例２ 普通ポルトランドセメント１００部に珪砂５号５０部に
実施例１で用いた粉状コークス１８部のみを添加したの
ち水を混合し、セメントモルタルを作り、実施例１と同
様に試験片を作り、同じテストを行った。結果を表−２
に示した。

実施例２ 表−■に示す粉状コークス１００部と６１１長の石炭ピ
ッチ系炭素繊維１０部とを水３００部に添加し湿式混合
にて炭素繊維を分散させ、乾燥後粉砕し均一に混合して
、本発明の組成物を得た。純度９９６９％で粒度が０．
３　ｍｍ以下の電融マグネシア８０部に上記の混合物２
０部にフェノール樹脂５部を混合し、１０００ｋｇ／ｃ
−の成形圧にて、雛形形状に成形後３００℃で硬化を行
った。さらに１０００℃にて１時間コーキングし、レジ
ンの分解による揮発分を除去した。

１０００℃、１２００℃、１４００℃の各温度での曲げ
強度を測定し、表−３に示した。

また、スポーリング性を測定するため、１０００℃、１
２００℃、１４００℃で３０分間保持したのち、急冷し
曲げ強度を測定した。結果を表４に示した。

比較例３ 表−１に示す粉状コークス２０部と純度９９．９％で粒
度が０．３ｍ／ｍ以下の電融マグネシア８０部にフェノ
ール樹脂を５部添加し混合後、１０００ｋｇ／ｃＩ１１
２の成形圧にて雛形形状に成形後３００”Ｃ’で硬化を
行った。さらにｔｏｏｏ℃にて１時間コーキングしレジ
ンによる揮発分を除去した。

この耐火物を実施例２と同じように強度測定を行った。

実施例３ 石炭ピッチ系炭素繊維１０００本ずつにエポキシ樹脂を
１２部添着させ、針金状の炭素繊維を作った。この炭素
繊維１０部に、第１表の粉状コークス１００部を添加し
、■ミキサーにて、混合し、本発明の組成物を得た。七
メン）１００部、２．５ｎ＋ｍの細骨材２３０部、２０
ｍｍの粗骨材３３０部に上記の組成物を１３０部添加し
、モルタルミキサーにて混合し、次いで水を５５部添加
し、混練した後１０１０Ｘ１０Ｘ３０の供試体を作成し
、空気中（２０℃×６５％ＲＨ）で４週間養生した。４
週間養生後このコンクリートを５００℃、７００℃に１
時間加熱し、加熱後の強度を測定した。結果を表−５に
示した。

比較例４ 実施例−３において、粉状コークスと炭素繊維との組成
物を用いない配合にて、コンクリートを打設し、実施例
３と同様な測定を行った。結果を表−５に示した。

表−１粉状コークスの性質 揮発分　　　　　１８．５ｗｔ％ 灰分　　　０．２６ｗｔ％ 負比重　　　　　　１．３７ 粒　度　　　　　２００メツシユ以下 光学異方性相含有率　　５２％ 表−２コンクリートの物性 曲げ強度［ｋｇ／ｃｍ２］ 実施例１ 比較例１ 比較例２ ２、０ ２．１ ２、１ ００ ２ ０ ６０　　　４０ １ ３８　　　１０ 表−３ 耐火物の物性 曲げ強度［ｋｇ／ｃｍ”ｌ 実施例２ 比較３ ２．８５ ２．８７ １６０　　１６５　　１８０　　１５０１４０　　１４
０　　１６０　　１３０表 実施例２ 比較例３ 耐火物のスポーリング性 急冷後の曲げ強度［ｋｇ／ｃｍ”１ １０００℃　　　１２００℃　　　１４００℃１２０　
　　１１０　　　１００ ７０　　　　６０　　　　５０ 表−５コンクリートの物性 曲げ強度（ｋｇ／ｃｍ”） 嵩比重　　曲げ強度　５００℃　７００℃［ｋｇ／ｃｍ
”ｌ　　　加熱後　加熱後実施例３２．３　　　５０　
　　　２０　　１５比較例４２．３　　　３０　　　　
　３　　　１（発明の効果） 本発明によればコンクリートの耐熱性とスポーリング性
を共に改善する耐熱強度材用Ｕ放物が得られる。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）揮発分が１０重量％以上である粉状グリーンコー
   クスと短繊維状炭素繊維とを混合し てなる耐熱補強材用組成物。
2. （２）粉状グリーンコークスがタールピッチをコーキン
   グして得られる揮発分１０重量％以 上のグリーンコークスを粉砕して得られる ものである請求項１記載の耐熱補強材用組 成物。
3. （３）グリーンコークスが４０〜７０％の光学異方性相
   を有するものである請求項１記載の 耐熱補強材用組成物。
4. （４）短繊維状炭素繊維を粉状グリーンコークス１００
   重量部に対して１〜２０重量部含有 する請求項１記載の耐熱補強材用組成物。