JPH0642693A

JPH0642693A - 水和硬化組成物及びこれを用いたセラミックスライニング管

Info

Publication number: JPH0642693A
Application number: JP31730592A
Authority: JP
Inventors: Norifumi Nagata; 憲史永田; Takao Tanosaki; 隆雄田野崎; Hitoshi Owada; 仁大和田; Takeshi Shimada; 剛島田; Kunio Ishii; 邦雄石井
Original assignee: JGC Corp; Onoda Cement Co Ltd
Current assignee: JGC Corp; Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 1991-11-26
Filing date: 1992-11-26
Publication date: 1994-02-18
Anticipated expiration: 2013-05-06
Also published as: JP2747636B2

Abstract

(57)【要約】【構成】リン酸アンモニウム、酸化マグネシウム及び
結晶質シリカを含有する水和硬化組成物及び該組成物を
充填材とする内側よりセラミックス管、充填材層、鋼管
よりなるセラミックスライニング管。【効果】組成物は高温域でも化学的に安定で収縮を起
こすことがなく、またセラミックスライニング管は、耐
熱性及び耐摩耗性に優れ、特に高温粉粒体の輸送に適す
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は水和硬化組成物及びこれ
を用いたセラミックスライニング管に関し、更に詳しく
は耐熱性に優れるとともに熱収縮が無く、熱膨張性を有
する水和硬化組成物並びにこれを用いた高温粉粒体の輸
送に適するセラミックスライニング管に関する。

【０００２】

【従来の技術】現在、接着剤や充填材はあらゆる産業、
分野で使用されており、ニーズの多用化にともないめざ
ましい技術発展を遂げている。一例を挙げれば、腐食性
雰囲気下、酸性あるいはアルカリ性溶媒中など、従来は
使用が困難であった環境下において、十分にその機能を
維持し、使用に耐えるものが開発されている。高温域で
使用可能な接着剤及び充填材についても、例えば水蒸気
を流通させる給湯配管や、石油化学プラント、セメント
プラント等、高温の粉粒体を扱う設備や装置での需要が
あり、これまでに数種の耐熱性を有する接着剤及び充填
材が商品化されている。高温域での使用に耐えうる接着
剤や充填材として、シリコン系、エポキシ系など、比較
的高温に耐える樹脂を基材とした材料が開発され、シリ
コン系で２５０℃程度まで、エポキシ系でも２００℃程
度までの温度域で実用に供されている。

【０００３】しかし、これらの有機質接着剤又は充填材
は、基材である樹脂の耐熱温度以上の温度域では、急激
に変質、劣化等を起こし、接着剤又は充填材として機能
し得ないため、３００℃程度を限度とし、それ以上の温
度では使用に耐えるものではない。従って、概ね３００
℃を境として、それ以上の温度域での接着又は充填に
は、耐熱性のある無機質素材を基材とする接着剤又は充
填材の使用が不可欠である。

【０００４】高温域で化学的に安定な無機質系接着剤又
は充填材としては、ジルコンセメントをはじめとする耐
熱性セメントが考えられるが、このものは硬化時に寸法
収縮を起すため、接着強度が低く、また、高温域では、
熱収縮によりひび割れが生じるという欠点があった。特
に５００℃以上の領域ではその傾向が顕著に現れ、更に
機械的な振動が加わるような場合には、剥離が生じると
いう問題もあった。

【０００５】また、アルミナを基材とし、これにシリカ
質、アルカリ等を添加した無機質接着剤及び充填材も一
部商品化されている。しかし、これらのものは、一般に
高価であって、しかも利用範囲が限られているばかりで
なく、被着物に塗布し、乾燥した後、７００〜１０００
℃で焼成することによって初めて高い接着力を示すた
め、大型の部材や、焼成が不可能な箇所には施工が困難
であった。更に、被着物との熱膨張率の差のために、繰
り返し昇降温するうちに接着層又は充填層にひび割れが
生じ、やがては剥がれてしまうという問題もあった。

【０００６】一方、粉粒体の輸送配管に於いて、配管内
壁に粉粒体が接触するために発生する配管摩耗や配管の
摩耗による粉粒体への汚染が、大きな問題となってい
る。特に空気輸送の場合、粒子速度が大きいため、摩耗
の進行は著しく、鋼製配管や樹脂製配管では、配管に穴
が開くなどの問題が生じている。これを防ぐため、配管
の損耗が大きくなる前に、頻繁に配管を交替するなどの
対策もとられているが、この方法では配管及び交換作業
に要するコストがかさむだけでなく、交替作業には設備
の休転を余儀なくされるので、生産面からも好ましくな
い。これに対して、配管の内側に耐摩耗性に優れるセラ
ミックス管を埋設する方法が知られている。これは、セ
ラミックスが摩耗量の減少に対して効果的であり、コス
トも比較的低いものであるところから、よく採用されて
いる方法である。

【０００７】ところが、上記従来の方法によるものは、
耐熱性が低いという欠点があり、具体的には数百℃に加
熱された粉粒体には適用できないという問題があった。
これは、セラミックス管を鋼管に埋設・固定するために
使用する充填材が熱的に不安定であることに起因するも
のである。すなわち、従来の充填材は、セメントに代表
されるように、主に水和硬化性を有する自硬性材料であ
り、この硬化作用を利用してセラミックス管を鋼管に固
定させるものである。従って、充填材が、熱的に安定な
領域にあれば、セラミックス管の固定作用を維持するも
のの、熱が加えられ、充填材の脱水反応やこれに伴う寸
法収縮が生じると、セラミックス管を強固に固定する力
を失うため鋼管内におけるセラミックス管の遊びが大き
くなるという現象を引き起こし、ひいては、セラミック
ス管のつなぎ部に於いて段差が発生し、粉粒体の円滑な
輸送に支障をきたすという問題があった。また、更に熱
が加えられると充填材硬化成分の分解反応等により組織
破壊が生じ、セラミックス管を固定できなくなるという
欠点もあった。こうしたことから、従来のセラミックス
ライニング管は、セラミックス自体に十分な耐熱性があ
っても、これを固定する充填材の耐熱性が不十分であっ
たことから、数百℃以上の高温粉粒体の輸送には使用で
きないという大きな問題を有していた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、第一に、高温域で化学的に安定であり、かつ熱によ
る収縮が起こらず、更には金属のように熱膨張率の高い
材料にも使用可能な接着剤及び充填材を与える組成物を
提供することにある。また、本発明の目的は、第二に、
充填材を用いて鋼管内にセラミックス管を埋設したセラ
ミックスライニング管に於いて、管内において１０００
℃前後の加熱があっても、充填材の組織的・化学的な劣
化及び寸法収縮をひき起こすことなく、鋼管内に於いて
セラミックス管を強固に固定し、長時間連続して使用で
きる、耐熱性並びに耐摩耗性に優れるセラミックスライ
ニング管を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、かかる実
情に鑑み鋭意検討した結果、リン酸アンモニウム、酸化
マグネシウム及び結晶質シリカを含有する水和硬化組成
物が耐熱性、膨張性等に優れること、また該組成物を充
填材として組み込んだセラミックスライニング管が１０
００℃という高温においても、充填材の劣化がなく、鋼
管内においてセラミックス管を強固に固定し、特に高温
粉粒体の輸送に適するものであることを見出し、本発明
を完成するに至った。

【００１０】すなわち、本発明は、第一に、リン酸アン
モニウム、酸化マグネシウム及び結晶質シリカを含有す
ることを特徴とする水和硬化組成物を提供するものであ
る。

【００１１】本発明は、第二に、図１の模式的断面図に
示したような内側よりセラミックス管、充填材層、鋼管
の３層よりなるセラミックスライニング管において、該
充填材層が上記水和硬化組成物の硬化物であることを特
徴とするセラミックスライニング管を提供するものであ
る。

【００１２】本発明の水和硬化組成物は、接着剤及び充
填材としての機能を有するものであり、以下の３成分、
すなわち、リン酸アンモニウム、酸化マグネシウム及び
結晶質シリカを含有する。この水和硬化組成物は、耐熱
性を有するばかりでなく、高温時においても被着物を強
固に固定する作用を有することから、必要不可欠のもの
である。

【００１３】ここで、リン酸アンモニウムと酸化マグネ
シウムとは水を介して以下の反応式 NH₄H₂PO₄＋ MgO ＋ 6H₂O → MgNH₄PO₄・ 6H₂O ＋ H₂O （１）で表わされる反応を行う。上記反応において、針柱状結
晶であるMgNH₄PO₄・6H₂Oの生成反応が、すなわち、水和
硬化反応である。この水和硬化反応時には、針柱状結晶
の生成に由来する硬化膨張現象が生ずるため、拘束空間
における被着物の充填又は接着において、膨張力による
固定力、すなわち接着力の強化がなされる。

【００１４】また、MgNH₄PO₄・6H₂Oは、加熱下におかれ
た場合、まず１００℃以下で遊離水を放出し、更に加熱
を続けた場合には結晶水を放出する。このとき、脱水に
起因する寸法収縮が生じる。従って、リン酸アンモニウ
ム及び酸化マグネシウムのみの系では、常温時には強固
な固着力を得られても、加熱、脱水による収縮により、
充填層又は接着層にひび割れ、剥離が生じ、固着力が低
下するおそれがある。また、金属とセラミックスなど、
熱膨張係数の大きく異なる素材間の接着においては、加
熱時の寸法変化に対して、充填材層又は接着剤層が追従
できず、固着力が低下してしまう。

【００１５】これに対し、結晶質シリカは、加熱によ
り、相転移に基づく体積膨張を生起するため、上記高温
下におけるMgNH₄PO₄・6H₂Oの寸法収縮及び被着物の熱膨
張による被着物の固着力低下を有効に防止し得るもので
ある。結晶質シリカとしては石英、クリストバライト、
トリジマイト等が挙げられ、これらは単独で又は混合し
て用いることができる。

【００１６】本発明組成物中での上記３成分のそれぞれ
の配合量は、該組成物全量に対しリン酸アンモニウムが
３〜３０重量％、酸化マグネシウムが１〜１０重量％、
結晶質シリカが２０〜９６重量％であることが好まし
い。

【００１７】リン酸アンモニウムが３重量％未満では、
硬化成分が少なくなるので十分な接着又は充填強度が得
られなくなり、また、３０重量％を超えると硬化反応が
急激に生じ、充填又は接着作業に支障をきたすので好ま
しくない。酸化マグネシウムの組成範囲も上記と同様の
理由により、１重量％未満では接着力が不足し、１０重
量％を超えると充填又は接着作業が困難となる。また、
結晶質シリカは前記硬化成分の残部として、２０〜９６
重量％配合されるが、充填層又は接着層の熱膨張を大き
くしたい場合には配合量を多くし、一方、接着強度を増
したい場合、或いは熱膨張を大きくする必要がない場合
には、その配合量を減らすとよい。

【００１８】本発明組成物には、上記必須成分に加え、
ジルコンサンド、シャモット、アルミナ、ムライト、パ
ーライト、ガラスビーズ、シラスバルーン等の耐熱・断
熱材料を配合することが好ましい。これらの耐熱・断熱
材料は、前記組成物中に７６重量％以下、好ましくは３
〜７６重量％配合することができ、かかる配合により、
本発明組成物に耐熱・断熱効果を付与することができ
る。

【００１９】また、耐熱・断熱材料として種々の無機質
繊維を配合してもよい。耐熱性を有する無機質繊維とし
ては、アルミナファイバー、シリカファイバー等の他、
ムライト系、石膏系、ガラス系等の種々のものが挙げら
れる。これらの繊維系材料を本発明組成物に配合するこ
とにより、該組成物からなる充填材、接着剤等の組織強
化がなされる。従って、特に被着物に対して衝撃等の外
力が加わるような場合には、これらの無機繊維質材料を
配合することにより、充填材層又は接着剤層にパックア
ップ材としての機能を付与せしめることができる。

【００２０】本発明組成物を水和硬化させるには、本発
明組成物を練和液で練和すればよい。この練和液として
は、水及び／又はコロイダルシリカ水溶液を使用するこ
とができる。コロイダルシリカ水溶液を用いた場合に
は、前記反応の他、シリカゾルと結晶質シリカ、リン酸
とシリカゾル等の反応が起こり、ケイリン酸塩の生成に
より、より強固な結合が得られる。また、シリカゾルに
よる空間補填もあることから、硬化膨張量が増大する。

【００２１】本発明の水和硬化組成物は、練和液を用い
てスラリー状にし、被着物の一方に塗布したのち他方を
圧着すること、あるいは該スラリーを被着物間に充填す
ることによって接着力を生ぜしめることができる。

【００２２】適切な硬化を生じさせるためには、本発明
組成物１００重量部に対して練和液１０〜５０重量部で
あることが望ましいが、所望する流動性や硬化時間又は
接着強度等により、液量を適当に増減してもよい。ま
た、硬化物に特に強度や大きな膨張性を付与したい場合
には、組成物練和液比を下げればよいが、この比を下げ
るとスラリーの流動性が低下するので、この場合には通
常使用される流動化剤を併用することが推奨される。ま
た、養生は、硬化が完了するのに必要な条件であれば特
に制限されないが、通常室温で一晩程度放置すればよ
い。

【００２３】以下に本発明のセラミックスライニング管
について説明する。本発明のセラミックスライニング管
は、図１にその断面図を示すように、内側よりセラミッ
クス管１、充填材層２、鋼管３の３層からなり、該充填
材層としては、前記水和硬化組成物の硬化物が使用され
る。上記組成物を使用することにより、本発明のセラミ
ックスライニング管に耐熱性が付与されるばかりでな
く、高温時においてもセラミックスが強固に固定され
る。

【００２４】前記水和硬化組成物中のリン酸アンモニウ
ムと酸化マグネシウムとの水和硬化反応（１）により、
前述の如く、針柱状結晶MgNH₄PO₄・6H₂Oが生成する際、
３次元的に結晶生成が生じ、硬化膨張がもたらされる
が、充填材硬化時の膨張は、常温時におけるセラミック
ス管の固定を強固にするばかりでなく、加熱時における
寸法変化、特に硬化充填材の脱水反応に起因する寸法収
縮を吸収する点で極めて重要である。

【００２５】一方、前記結晶MgNH₄PO₄・6H₂Oは加熱によ
り脱水反応を生じ、このとき寸法収縮を発生する。従っ
てリン酸アンモニウム及び酸化マグネシウムのみの系で
は、常温時には強固なセラミックスの固定作用が得られ
ても、高温時には固定力が低下する。また、セラミック
スライニング管を用いて高温の粉粒体を輸送する場合、
配管自体の温度も上昇する。この時、最外殻の鋼管は、
熱膨張のため、長さ方向、直径方向に膨張する。この膨
張量は鋼管内に埋設したセラミックスや充填材に比較し
著しく大きく、通常には鋼管と充填材層との間に間隙を
生じやすい。即ち、リン酸アンモニウム及び酸化マグネ
シウムのみの系では高温下でのセラミックス管の固定が
できなくなる。これに対し、結晶質シリカは、加熱によ
り、相転移に基づく体積膨張を生起するため、上記高温
下におけるMgNH₄PO₄・6H₂Oの寸法収縮及び鋼管の膨張に
よるセラミックス管の固定力低下を有効に防止し得るも
のである。

【００２６】本発明のセラミックスライニング管の製造
は、例えば、前記リン酸アンモニウム、酸化マグネシウ
ム及び結晶質シリカを含む組成物を、練和液を用いてス
ラリー状にし、セラミックス管と鋼管との間に流し込
み、乾燥することによりセラミックス管と鋼管の間に充
填材層を形成せしめることにより行われる（図１）。適
切な流し込み及び硬化を生じせしめるため、組成物練和
液比は、組成物１００重量部に対して練和液１０〜５０
重量部であることが望ましいが、所望する流動性や硬化
時間又は硬化体強度等により、液量は適度に増減する。
また、硬化体の性状として特に強度や大きな膨張性を付
与したい場合には、組成物練和液比を下げればよいが、
通常、この比を下げるとスラリーの流動性が低下するの
で、この場合には一般の流動化剤を併用することが推奨
される。また、乾燥は、硬化が完了するのに必要な条件
であれば特に制限されないが、通常室温で一晩程度放置
すればよい。

【００２７】

【実施例】次に実施例を挙げて本発明を更に詳細に説明
するが、本発明はこれら実施例により何ら限定されるも
のではない。

【００２８】実施例１市販のリン酸第１アンモニウム６重量％、酸化マグネシ
ウム２重量％及びクリストバライト９２重量％よりなる
組成物１００重量部を２８重量部の水で混練したもの
を、１００mm×１００mm×１０mm^tのアルミナ板に塗布
した。この上に１００mm×１００mm×１０mm^tのアルミ
ナ板を圧着し、２４時間室温で養生したところ、亀裂、
剥離等の発生は観られず、アルミナ板同士は強固に固定
されていた。このときの接着強度は引っ張りで１５．５
kg／cm²であった。また、このものを電気炉中で毎時１
００℃の温度勾配で１３００℃まで昇温し、２０時間保
持した後、室温まで毎時１５０℃の温度勾配で降温した
ところ、亀裂、剥離等の発生は観察されず、また、接着
強度も１５．３kg／cm²とほとんど低下が観られなかっ
た。

【００２９】実施例２市販のリン酸第１アンモニウム１２重量％、酸化マグネ
シウム４重量％、クリストバライト４０重量％及びジル
コンサンド４４重量％よりなる組成物１００重量部を３
０重量部の２０重量％コロイダルシリカ水溶液で混練し
たものを、１００mm×１００mm×１０mm^tのアルミナ板
に塗布した。この上に１００mm×１００mm×１０mm^tの
アルミナ板を圧着し、２４時間室温で養生したところ、
亀裂、剥離等の発生は観られず、アルミナ板同士は強固
に固定されていた。このときの接着強度は引っ張りで１
４．３kg／cm²であった。また、このものを電気炉中で
毎時１００℃の温度勾配で１１５０℃まで昇温し、２０
時間保持した後、室温まで毎時１００℃の温度勾配で降
温したところ、亀裂、剥離等の発生は観察されず、ま
た、接着強度も１４．２kg／cm²とほとんど低下が観ら
れなかった。

【００３０】実施例３市販のリン酸第１アンモニウム１８重量％、酸化マグネ
シウム６重量％、クリストバライト２０重量％、珪石１
２重量％及びパーライト４４重量％よりなる組成物１０
０重量部を３２重量部の水で混練したものを、１００mm
×１００mm×１０mm^tの窒化珪素板に塗布した。この上
に１００mm×１００mm×１０mm^tの窒化珪素板を圧着
し、２４時間室温で養生したところ、亀裂、剥離等の発
生は観られず、窒化珪素板同士は強固に固定されてい
た。このときの接着強度は引っ張りで１４．４kg／cm²
であった。また、このものを電気炉中で毎時２００℃の
温度勾配で１４００℃まで昇温し、２０時間保持した
後、室温まで毎時１００℃の温度勾配で降温したとこ
ろ、亀裂、剥離等の発生は観察されず、また、接着強度
も１４．２kg／cm²とほとんど低下が観られなかった。

【００３１】実施例４市販のリン酸第１アンモニウム６重量％、酸化マグネシ
ウム２重量％及びクリストバライト９２重量％よりなる
組成物１００重量部を２８重量部の水で混練したもの
を、１００mm×１００mm×１０mm^tのアルミナ板に塗布
した。この上に１００mm×１００mm×１０mm^tのＳＳ４
１鋼板を圧着し、２４時間室温で養生したところ、亀
裂、剥離等の発生は観られず、アルミナ板と鋼板とは強
固に固定されていた。このときの接着強度は引っ張りで
１５．１kg／cm²であった。また、このものを電気炉中
で毎時１００℃の温度勾配で７５０℃まで昇温し、２０
時間保持した後、室温まで毎時１５０℃の温度勾配で降
温したところ、亀裂、剥離等の発生は観察されず、ま
た、接着強度も１４．９kg／cm²とほとんど低下が観ら
れなかった。

【００３２】実施例５市販のリン酸第１アンモニウム２４重量％、酸化マグネ
シウム８重量％、クリストバライト４０重量％及び珪石
２８重量％よりなる組成物１００重量部を３５重量部の
水で混練したものを、１００mm×１００mm×１０mm^tの
窒化珪素板に塗布した。この上に１００mm×１００mm×
１０mm^tのＳＵＳ３０４のステンレス板を圧着し、２４
時間室温で養生したところ、亀裂、剥離等の発生は観ら
れず、窒化珪素板とステンレス板とは強固に固定されて
いた。このときの接着強度は引っ張りで１４．５kg／cm
²であった。また、このものを電気炉中で毎時１００℃
の温度勾配で８００℃まで昇温し、２０時間保持した
後、室温まで毎時１５０℃の温度勾配で降温したとこ
ろ、亀裂、剥離等の発生は観察されず、また、接着強度
も１４．２kg／cm²とほとんど低下が観られなかった。

【００３３】実施例６市販のリン酸第１アンモニウム１２重量％、酸化マグネ
シウム４重量％、クリストバライト４０重量％及びジル
コンサンド４４重量％よりなる組成物１００重量部を３
０重量部の２０重量％コロイダルシリカ水溶液で混練し
たものを、１００mm×１００mm×１０mm^tのアルミナ板
に塗布した。この上に１００mm×１００mm×１０mm^tの
ＳＵＳ３０４のステンレス板を圧着し、２４時間室温で
養生したところ、亀裂、剥離等の発生は観られず、アル
ミナ板とステンレス板とは強固に固定されていた。この
ときの接着強度は引っ張りで１４．３kg／cm²であっ
た。また、このものを電気炉中で毎時１００℃の温度勾
配で７５０℃まで昇温し、２０時間保持した後、室温ま
で毎時１００℃の温度勾配で降温したところ、亀裂、剥
離等の発生は観察されず、また、接着強度も１４．０kg
／cm²とほとんど低下が観られなかった。

【００３４】比較例１市販のジルコンセメントを、１００mm×１００mm×１０
mm^tのアルミナ板に塗布し、この上に１００mm×１００
mm×１０mm^tのアルミナ板を圧着して、２４時間室温で
養生したところ、硬化時には、亀裂、剥離等の発生は観
られず、アルミナ板同士は固定されていた。このときの
接着強度は引っ張りで１０．３kg／cm²であった。しか
し、このものを電気炉中で毎時１００℃の温度勾配で１
３００℃まで昇温し、２０時間保持した後、室温まで毎
時１５０℃の温度勾配で降温したところ、ジルコンセメ
ント層に複数の亀裂が生じ、また、一部にアルミナ板と
の剥離が観察された。また、接着力はほとんど失われ、
わずかの力を加えただけでアルミナ板同士は剥離した。

【００３５】比較例２市販のアルミナ−シリカ系接着剤で１００mm×１００mm
×１０mm^tの窒化珪素板とＳＳ４１鋼板とを固着した。
このものを１００℃で２４時間乾燥後、電気炉中で毎時
１００℃の温度勾配で８００℃まで昇温し、２０時間保
持した後、室温まで毎時１５０℃の温度勾配で降温し、
接着させた。加熱硬化後の接着剤層には、亀裂が複数生
じており、部分的に剥離の発生が観察された。また、強
固な接着強度も得られず、このときの接着強度は引っ張
りで３．２kg／cm²にすぎなかった。

【００３６】実施例７市販のリン酸第１アンモニウム１８重量％、酸化マグネ
シウム６重量％、クリストバライト２０重量％、珪石１
２重量％及びシラスバルーン４４重量％よりなる組成物
１００重量部を３４重量部の水で混練したものを接着剤
として用い、セメントプラントの排気ダクトのダンパー
の内壁を、１００mm×１００mm×１０mm ^tのアルミナ板
でライニングした。この状態で約６ケ月間運転した後、
プラント内壁を検査したところ、ライニングの損傷、剥
離等は観られなかった。

【００３７】比較例３市販のアルミナセメントを接着剤として用い、セメント
プラントの排気ダクトのダンパーの内壁を１００mm×１
００mm×１０mm^tのアルミナ板でライニングした。この
状態で約６ケ月間運転した後、プラント内壁を検査した
ところ、アルミナ板の剥離が複数箇所で確認された。

【００３８】実施例８市販のリン酸第１アンモニウム１８重量％、酸化マグネ
シウム６重量％、クリストバライト２０重量％、珪石１
２重量％、ムライト３４重量％及びアルミナシリカ系フ
ァイバー（直径４μm 、長さ１００μm ）１０重量％よ
りなる組成物１００重量部を３８重量部の２０重量％コ
ロイダルシリカ水溶液で混練したものを接着剤として用
い、ロータリーキルンのクリンカー落口部を１００mm×
１００mm×１０mm^tの窒化珪素板でライニングした。こ
の部分では高温のクリンカーが落下するためかなりの衝
撃が加わるが、６ケ月間の運転後においてもライニング
の損傷や剥離は全く認められなかった。

【００３９】実施例９市販のリン酸第１アンモニウム１２重量％、酸化マグネ
シウム４重量％及びクリストバライト８４重量％よりな
る組成物１００重量部を３０重量部の水で混練し、外径
４９mm、長さ２００mmのアルミナセラミックス管と、内
径８０mm、長さ２００mmの鋼管との間に流し込み、２４
時間室温で養生したところ、亀裂等発生せず、強固な結
合力をもったライニング管が得られた。このセラミック
スライニング管の内側に、ヒーターを挿入し、毎時１０
０℃の温度勾配で、７００℃まで昇温し、７００℃で６
時間保持後、室温まで毎時５０℃の温度勾配で降温した
ところ、充填材層に全く亀裂等が発生せず、充填材と鋼
管の間に間隙が生じて、鋼管が脱落してしまうようなこ
ともなかった。７００℃保温時の鋼管外側の温度（セラ
ミックス管の厚み６mm、鋼管の厚み４mm）は、３００℃
であった。同じ昇降温パターンを４回繰り返しても充填
材層に異常は見られず、図２に示すようにセラミックス
管は鋼管に強く固定されていた。

【００４０】実施例１０市販のリン酸第１アンモニウム６重量％、酸化マグネシ
ウム２重量％、クリストバライト４２重量％及びジルコ
ンサンド５０重量％よりなる組成物１００重量部を３０
重量部の２０重量％コロイダルシリカ水溶液で混練し、
外径４９mm、長さ２００mmのアルミナセラミックス管と
内径８０mm、長さ２００mmの鋼管の間に流し込み、２４
時間室温で養生したところ、亀裂等は発生せず、強固な
結合力をもったセラミックスライニング管が得られた。
このセラミックスライニング管を実施例９と同様の条件
で加熱実験に供したところ、充填材層に異常は見られ
ず、セラミックス管は鋼管に強く固定されていた。

【００４１】実施例１１市販のリン酸第１アンモニウム８重量％、酸化マグネシ
ウム３重量％、クリストバライト３９重量％及びパーラ
イト５０重量％よりなる組成物１００重量部を３０重量
部の水で混練し、外径４９mm、長さ２００mmのアルミナ
セラミックス管と、内径８０mm、長さ２００mmの鋼管と
の間に流し込み、２４時間室温で養生したところ、亀裂
等は発生せず、強固な結合力をもったセラミックスライ
ニング管が得られた。このセラミックスライニング管を
実施例９と同様の条件で加熱実験に供したところ、充填
材層に異常は見られず、セラミックス管は鋼管に強く固
定されていた。

【００４２】実施例１２市販のリン酸第１アンモニウム６重量％、酸化マグネシ
ウム２重量％、クリストバライト４２重量％及びシラス
バルーン５０重量％よりなる組成物１００重量部を４０
重量部の２０重量％コロイダルシリカ水溶液で混練し、
外径４９mm、長さ２００mmのアルミナセラミックス管と
内径８０mm、長さ２００mmの鋼管との間に流し込み、２
４時間室温で養生したところ、亀裂等は発生せず、強固
な結合力をもったセラミックスライニング管が得られ
た。このセラミックスライニング管を実施例９と同様の
条件で加熱実験に供したところ、充填材層に異常は見ら
れず、セラミックス管は鋼管に強く固定されていた。

【００４３】比較例４市販のジルコンセメントのみを、実施例９で用いたアル
ミナセラミックス管と鋼管の間に充填したところ、硬化
時に充填材層に亀裂が生じ、更に充填材層と鋼管の間に
間隙が生じたが、常温では辛うじてセラミックス管を保
持できた。このセラミックスライニング管に実施例９と
同条件で熱履歴を与えたところ、１サイクル目で充填材
層中に亀裂が生じ、充填材層と鋼管との間の間隙が拡大
し、図３に示すように、２サイクル目では亀裂は更に大
きくなり、セラミックス管を保持できない状態を呈し
た。

【００４４】実施例１３市販のリン酸第１アンモニウム２０重量％、酸化マグネ
シウム７重量％、クリストバライト４０重量％及びシラ
スバルーン２３重量％よりなる組成物１００重量部を３
０重量部の３０重量％コロイダルシリカ水溶液で混練
し、外径４９mm、長さ２００mmのアルミナセラミックス
管と内径８０mm、長さ２００mmの鋼管との間に流し込
み、２４時間室温で養生したところ、亀裂等は発生せ
ず、強固な結合力をもったセラミックスライニング管が
得られた。このセラミックスライニング管を実施例９と
同様の条件で加熱実験に供したところ、充填材層に異常
は見られず、セラミックス管は鋼管に強く固定されてい
た。

【００４５】実施例１４実施例９と同じ方法・配合比で内径６３mm、総合長さ６
ｍの９０度エルボー付きセラミックスライニング管（セ
ラミックス管厚み１２mm、充填材層厚み１０mm、鋼管外
径１１４mm）を製造し、下記条件で運転したところ、約
１年間にわたり運転することができた。（１）温度４５０℃ （２）圧力３kg／cm² （３）流体及び流量・粉体（平均粒径：５０μm ）：１ton/hr ・空気：１００m³/hr

【００４６】比較例５内径６３mm、外径７６．３mm、総合長さ６ｍの９０度エ
ルボー付き炭素鋼管を実施例１４と同様の実使用試験に
供したところ、約１週間後に同鋼管の９０度エルボー背
側に著しい摩耗減肉が生じた。

【００４７】試験例１実施例９及び比較例４の充填材の硬化時における寸法変
化を測定した。すなわち、長手方向に伸縮可能な寸法１
００×２０×２０mmの型枠中に流し込み、その一端を固
定し、他端に差動トランスをセットし、その出力の変化
を測定することにより、寸法変化量を求めた。その結
果、図４に示すように、本発明の充填材は硬化による体
積膨張が生じており、そのためセラミックス管を強く固
定できることがわかる。

【００４８】試験例２実施例９及び比較例４の充填材の硬化後における加熱に
よる寸法変化を測定した。すなわち、直径１０mm×長さ
５０mmの供試体を作製し、その一端を固定し他端に差動
トランスをセットした状態で、３．９℃／分の昇温速度
で室温から７００℃まで加熱昇温した際の差動トランス
の出力測定することにより、その寸法変化量を求めた。
その結果、図５に示すように、本発明の充填材は、加熱
による寸法収縮がなく、逆に体積膨張が生じるため高温
下でもセラミックス管を強く固定できることがわかる。
また、この寸法変化は熱可逆性があり、降温の場合はほ
ぼ同じ経過をたどって収縮した。

【００４９】

【発明の効果】本発明の水和硬化組成物は、１０００℃
以上の高温域で化学的に安定で、かつ熱による収縮が起
きることなく、しかも良好な熱膨張性を示すことから金
属のような熱膨張率の高い材料にも適用することができ
る。また、本発明のセラミックスライニング管は、１０
００℃前後の高温下においても充填材が寸法収縮等を起
こすことなく、鋼管内においてセラミックス管を強く固
定することから、耐熱性及び耐摩耗性に優れており、特
に高温粉粒体の輸送に適するものである。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明セラミックスライニング管の断面を模式
的に示す図である。

【図２】実施例９における昇降温試験を４サイクル実施
した後のセラミックス管の断面を示す図である。

【図３】比較例４における昇降温試験を２サイクル実施
した後のセラミックスライニング管の断面を示す図であ
る。

【図４】実施例９における充填材及び比較例４における
充填材の硬化時の寸法変化曲線を示す図である。

【図５】実施例９における充填材及び比較例４における
充填材の硬化物の熱寸法変化曲線を示す図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｃ０４Ｂ 14:04）Ｚ 2102−4Ｇ (72)発明者大和田仁千葉県佐倉市大作２丁目４番２号小野田セメント株式会社中央研究所内 (72)発明者島田剛神奈川県横浜市南区別所１丁目14番１号日揮株式会社横浜事業所内 (72)発明者石井邦雄神奈川県横浜市南区別所１丁目14番１号日揮株式会社横浜事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】リン酸アンモニウム、酸化マグネシウム
及び結晶質シリカを含有することを特徴とする水和硬化
組成物。
【請求項２】リン酸アンモニウム３〜３０重量％、酸
化マグネシウム１〜１０重量％及び結晶質シリカ２０〜
９６重量％を含有する請求項１記載の水和硬化組成物。
【請求項３】リン酸アンモニウム、酸化マグネシウ
ム、結晶質シリカ及び耐熱・断熱材料を含有する水和硬
化組成物。
【請求項４】リン酸アンモニウム３〜３０重量％、酸
化マグネシウム１〜１０重量％、結晶質シリカ２０〜９
６重量％及び耐熱・断熱材料７６重量％以下を含有する
請求項３記載の水和硬化組成物。
【請求項５】内側よりセラミックス管、充填材層、鋼
管の３層からなるセラミックスライニング管において、
該充填材層が請求項１記載の水和硬化組成物の硬化物で
あるセラミックスライニング管。
【請求項６】内側よりセラミックス管、充填材層、鋼
管の３層からなるセラミックスライニング管において、
該充填材層が、請求項２記載の水和硬化組成物の硬化物
であるセラミックスライニング管。
【請求項７】内側よりセラミックス管、充填材層、鋼
管の３層からなるセラミックスライニング管において、
該充填材層が請求項３記載の水和硬化組成物の硬化物で
あるセラミックスライニング管。
【請求項８】内側よりセラミックス管、充填材層、鋼
管の３層からなるセラミックスライニング管において、
該充填材層が請求項４記載の水和硬化組成物の硬化物で
あるセラミックスライニング管。