JPH04300982A - 耐火性接着剤組成物 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は炭素含有性耐火物接着剤
に関するものである。接着性組成物とは成形された耐火
物の接着および耐火物原料を成形するバインダーを指す
。

【０００２】

【従来の技術】現在金属の精錬に用いられている炭素含
有耐火物はマグネシア・黒鉛、アルミナ・黒鉛、アルミ
ナ・炭化ケイ素・黒鉛等の耐火材料にピッチ、またはフ
ェノール樹脂などの有機バインダーを添加、混合あるい
は混練し加圧成型の後、２００〜３００℃までの熱処理
によって得られている。これで得られた不焼成型耐火物
は、直接溶融金属容器に築造して使用する場合（例えば
転炉の不焼成マグネシア・黒鉛レンガ）と使用する前に
１０００〜１５００℃程度の還元雰囲気で焼成後使用す
る（例えば連続鋳造用のアルミナ・黒鉛質ノズル）場合
がある。

【０００３】この焼成型耐火物の内でも、アルミナ・黒
鉛材質である連続鋳造用ノズル１は、主に図１、図２に
示すような溶鋼と接した部分が溶損１ａされるものの、
使用済ノズルは残存肉厚量に応じて廃棄や回収再使用が
行われている。

【０００４】使用後回収されたノズル１の内、残存肉厚
量の大きいものはそのまま再使用しているが、再使用基
準に満たない肉厚のものみに関しては、実開平２−１２
３３４７公報に紹介されるように溶損部分を切除し接合
用ノズル７を耐火性接着剤６によって接着加工する方法
がある。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】この様な接着加工を実
用化するにあたって、接着剤６について検討した場合従
来用いられている耐火性接着剤組成物では、図５に見ら
れるように加熱焼成段階における４００〜８００℃の温
度域で、著しい接着強度の低下する傾向が見られる。更
に高温の領域においては、耐火性接着剤組成物が加熱雰
囲気で酸化されることによって接着温度が低下する。

【０００６】これらの問題点は現状の耐火性接着剤組成
物が、フェノール樹脂を主成分としているため樹脂内部
の炭素成分が、問題とする温度領域において樹脂内部炭
素の結合が解離しＣＯ，ＣＯ２，ＣＨ４等になって酸化
消失することに起因する。この様な結合力の低下が発生
する温度域は、用いられる鋳造用耐火物の使用前予熱、
鋳造作業等の温度域に相当するため、従来の耐火性接着
剤組成物では、この結合力低下は重要な問題であった。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明に関する炭素含有
耐火物用の接着剤は高温特性、特に耐酸化性、４００〜
８００℃の熱間強度、耐侵食性に優れることが必要とさ
れる。この課題を解決する方法として耐火材料に、レゾ
ール型熱硬化性フェノール樹脂アルコール溶液とベンジ
リック型フェノール樹脂を含有する熱硬化性フェノール
樹脂粉末を添加し、必要に応じさらに金属粉末を共存さ
せることを特徴とする耐火性接着剤組成物を発明した。 この耐火性接着剤は１２０〜２００℃の温度で熱処理す
ることで、必要とする接着強度を発現させることができ
、問題となる４００〜８００℃の熱間強度の低下を解消
できるものである。

【０００８】

【作用】レゾール型フェノール樹脂は熱硬化性であり、
一般的に７０℃程度の温度で硬化が始まるのに対し、ベ
ンジリックエーテル型フェノール樹脂は１３０℃以下で
は熱硬化しない。耐火原料とベンジリックエーテル型フ
ェノール樹脂は、キレート結合を形成して架橋し、更に
、ベンジリックエーテル結合は分解に際し、ホルマリン
を発生しながらメチレン架橋を形成するため硬化時間が
長いという特徴がある。

【０００９】そのため本発明の耐火性接着剤組成物６は
従来の物と比較し、硬化開始温度が高温側であること、
また硬化時間が長い等に代表される特徴によって、４０
０〜８００℃の温度域で未分解の炭素結合量が高く維持
されると共に、急激な硬化過程でみられる様な残留応力
の発生を防ぎ、高い強度特性を持つことが可能となる。 図３はノズル接着後の使用状況を示す断面図である。

【００１０】この時アルミニウム・マグネシウム合金粉
末、アルミニュウム粉末等の金属を共存させるならば、
鋳造時の加熱により炭化アルミニウム、アルミナ・スピ
ネル等が生成し、組織内部に保護層を作るため耐火性接
着剤組成物および耐火原料の酸化を防止すると共に高強
度を発現することが可能となる。

【００１１】また耐火性接着剤組成物６を接着に用いる
場合、前述した通り組成物の粘性が作業性に大きな影響
を与える。従来の耐火性接着剤組成物には、フェノール
樹脂の溶剤として水やグリコールを用いている場合があ
るが、これらは表面張力が７０ｄｙｎ／ｃｍ程度あり耐
火原料との濡れ性が悪く、このままフェノール樹脂を溶
解して耐火性接着剤組成物とした場合では粘性が高く作
業性に支障をきたす恐れがある。

【００１２】また強度問題解決のために熱硬化性フェノ
ール樹脂粉末を添加するためには、溶剤が水やグリコー
ルでは樹脂の溶解性が劣る。このことから表面張力が２
０ｄｙｎ／ｃｍ程度と低く、且つ熱硬化性フェノール樹
脂粉末の溶解性にも優れたメチルアルコール、イソプロ
ピルアルコール、エチルアルコールなどのアルコール類
を溶媒とした低粘性（２００ＣＰＳ以下）のレゾール型
フェノール樹脂溶液を用いることにより、これら諸問題
を解決することが可能となる。

【００１３】

【実施例】表１は実施例を示し、レゾール型熱硬化性フ
ェノール樹脂アルコール溶液、ベンジリックエーテル型
フェノール樹脂含有熱硬化性フェノール樹脂粉末、酸化
防止用Ａｌ−Ｍｇ合金粉末、耐火粉末（Ａｌ２Ｏ３粉）
のそれぞれについて、配合量を変化させた場合の接着作
業性および接着曲げ強度測定結果を示している。（接着
作業性は接着剤組成物の混練性、ノズルの接着面への塗
布作業性に関し、接着曲げ強度は図６に示すような３点
曲げ強度によって評価する。）図６において、６は接着
組成物、８は加圧機、９は支点、１０は電気炉である。

【００１４】

【表１Ａ】 注１）◎：作業性良好 △：作業可能範囲下限 ×：作業不可

【００１５】

【表１Ｂ】

【００１６】

【表１Ｃ】

【００１７】

【表１Ｄ】

【００１８】

【表１Ｅ】

【００１９】

【表１Ｆ】

【００２０】実施例１はレゾール型熱硬化性フェノール
樹脂メチルアルコール溶液（樹脂分６０重量％）を、５
〜３０重量％の範囲で変化させた結果であるが、作業性
の面から考慮し１０〜２５重量％の範囲が使用可能範囲
であり、２０重量％が最適割合である。

【００２１】実施例２においては、ベンジリックエーテ
ル型フェノール樹脂含有熱硬化性フェノール樹脂粉末を
０〜１０重量％まで変化させた場合であるが、１〜５重
量％の範囲が使用可能範囲であり、強度から考慮して３
重量％が最適である。

【００２２】実施例３では、実施例１、２より選定され
たレゾール型熱硬化性フェノール樹脂アルコール溶液２
０重量％、ベンジリックエーテル型フェノール樹脂含有
熱硬化性フェノール樹脂粉末３重量％において、酸化防
止用Ａｌ−Ｍｇ合金粉末を０〜７重量％まで変化させた
場合である。作業性においては、ほぼ良好であるが８０
０℃を越えるような高温域での接着強度において１〜５
重量％が使用可能範囲であり、３重量％が最適である。

【００２３】この様に今回選定した耐火性接着剤組成物
６は、マグネシア・黒鉛、アルミナ・黒鉛等の炭素含有
耐火物の接着に適している。そこで連続鋳造用の浸漬ノ
ズル１の様なアルミナ・黒鉛質レンガ同士の接着剤とし
て用いるには、レゾール型熱硬化性フェノール樹脂アル
コール溶液１０〜２５重量％と、ベンジリックエーテル
型フェノール樹脂含有熱硬化性フェノール樹脂粉末１〜
７重量％および金属粉末１〜５重量％と残部をアルミナ
等の耐火原料を配合、混練し耐火性接着剤組成物６を製
造する。

【００２４】接着に用いる炭素含有耐火物は、地金等の
付着物を取り除いた後、接着面に混練した、耐火性接着
剤組成物６を薄く且つ均一に塗布し、互いに接合する。 接着強度は図４に示すように接着部の目地厚さで左右さ
れる。ここで明らかな様に、接着目地厚が薄いほうが接
着強度が高くなるため、接着剤組成物６の粘性が重要で
あり、低粘性のものが接着面の密着性、塗布作業性に優
れる。

【００２５】塗布作業後の耐火性接着剤組成物６の硬化
は、急激な硬化による残留応力の発生を避けるために、
ベンジリックエーテル型フェノール樹脂が硬化可能な１
３０℃程度の温度で２〜３時間、更に硬化強度発現のた
め２００℃程度の温度で２〜３時間乾燥というように、
２段階の乾燥を行う。

【００２６】表１の実施例３−３により接着された炭素
含有ノズル１の接着力を、従来の接着用ノズルと比較し
たものが第５図である。図から明らかな様に問題とされ
た４００〜８００℃における強度、１０００℃を越える
高温域での強度共に、従来接着剤組成物に比較し２倍以
上と大幅に向上している。この様に本発明による耐火性
接着剤組成物６は、従来接着剤組成物に比べ優れた特性
を有するものである。

【００２７】

【発明の効果】以上述べたように、本発明による耐火性
接着剤組成物６は、強度、作業性に優れており、従来接
着剤組成物に比べて顕著な耐用性向上効果を有するもの
である。また本発明による耐火性接着剤組成物６は、フ
ェノール系樹脂を主成分としているため、浸漬ノズル１
の接着のみの使用に限定されず、マグネシア・黒鉛、ア
ルミナ・黒鉛、アルミナ・炭化ケイ素・黒鉛等の炭素含
有耐火物一般の接着、および炭素結合耐火物のバインダ
ーに用いる等、その用途は非常に広いものとなる。

【図面の簡単な説明】

【図１】連鋳用ノズルの使用状況を示す断面図、

【図２
】ノズル使用状況および損傷状況を示す断面図、

【図３
】ノズル接着後の使用状況を示す断面図、

【図４】接着
部の目地厚さと曲げ強度の関係を示すグラフである。

【図５】ノズルのアルミナ・黒鉛母材強度、従来接着剤
組成物および本発明の耐火性接着剤組成物（レゾール型
熱硬化性フェノール樹脂アルコール溶液２０重量％、ベ
ンジリックエーテル型熱硬化性フェノール樹脂粉末３重
量％およびＡｌ−Ｍｇ合金粉末３重量％）を使用した際
の熱間曲げ強度を対比したグラフである。

【図６】熱間曲げ強度試験装置を示す。

【符号の説明】

１：ノズル ２：取鍋 ３：タンディッシュ ４：鋳型 ５：溶鋼 ６：接着組成物 ７：接合用ノズル ８：加圧棒 ９：支点 １０：電気炉 １ａ：溶損部 １ｂ：浸漬部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　レゾール型熱硬化性フェノール樹脂ア
   ルコール溶液１０〜２５重量％に、ベンジリックエーテ
   ル型フェノール樹脂を含有する熱硬化性フェノール樹脂
   粉末１〜５％および耐火材料を配合して１００重量％に
   することを特徴とする耐火性接着剤組成物
2. 【請求項２】
   　　請求項１記載の耐火性接着剤組成物にアルミニウム
   ・マグネシウム合金粉末、金属アルミニウム粉末の群の
   １種又は２種以上の組み合わせからなることを特徴とす
   る耐火性接着剤組成物。