JPH07232941A

JPH07232941A - アルミナセメント及びアルミナセメント組成物

Info

Publication number: JPH07232941A
Application number: JP6021352A
Authority: JP
Inventors: Yukio Sasagawa; 幸男笹川; Kengo Shimada; 賢吾島田; Yuji Koga; 祐司古賀
Original assignee: Denki Kagaku Kogyo KK
Current assignee: Denka Co Ltd
Priority date: 1994-02-18
Filing date: 1994-02-18
Publication date: 1995-09-05

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】従来のアルミナセメント及びアルミナセメン
ト組成物に比べて、体積安定性に優れ、高流動性、高強
度発現性、耐食性、耐摩耗性、及び耐スポーリング性等
の特徴を有するアルミナセメント及びアルミナセメント
組成物を提供すること。【構成】水硬性成分がCaO・Al₂O₃とCaO・２Al₂O₃から
なり、CaOが20〜35重量％、Al₂O₃が80〜65重量％である
クリンカーを粉砕してなるアルミナセメントであり、該
クリンカー20〜95重量部と、α−Al₂O₃80〜５重量部を
配合してなるアルミナセメントであり、これらアルミナ
セメントと、カルボン酸類、アルカリ炭酸塩、及びポリ
アクリル酸類からなる、また、カルボン酸類、アルカリ
炭酸塩、ホウ酸類、及びポリアクリル酸類からなる添加
剤とを含有してなるアルミナセメント組成物を構成とす
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミナセメント及び
アルミナセメント組成物、特に、従来のアルミナセメン
ト組成物に比べて、体積安定性に優れ、高流動性、高強
度発現性、耐食性、耐摩耗性、及び耐スポーリング性等
の特徴を有するアルミナセメント及びアルミナセメント
組成物に関する。

【０００２】本発明のアルミナセメント及びアルミナセ
メント組成物は、アルミナセメントが使用されている高
炉や電気炉を中心とした鉄鋼分野を始め、焼却炉、セメ
ントキルン、及び化学プラント等に、また、各種耐火材
や耐食材として使用可能である。

【０００３】

【従来の技術とその課題】従来、アルミナセメント又は
アルミナセメント組成物として次のものが知られてい
る。特定割合のCaO・Al₂O₃、12CaO・7Al₂O₃、及び非晶質
からなり、α−Al₂O₃、ヒドロオキシカルボン酸、及び
無機炭酸塩を含有してなるアルミナセメント組成物(特
願昭45-129562号公報、特開昭49-32921号公報、特開昭5
0-102617号公報、及び特開昭55-121933号公報等)。水溶性のポリアクリル酸類及び／又はメタクリル酸
−アクリル酸共重合体とアルカリ炭酸塩を含有してなる
アルミナセメント(特開昭55-75947号公報、特開昭55-75
948号公報等)。特定のCaO／Al₂O₃比を持つ非晶質を含有するアルミ
ナセメント、又は、CaO・Al₂O₃、CaO・2Al₂O₃、3CaO・Al₂O
₃、12CaO・7Al₂O₃、及び11CaO・7Al₂O₃・CaF₂等の一種以上
の組成に対応する無定形カルシウムアルミネートを主成
分とするアルミナセメント(特開昭61-132556号公報、特
開昭61-77659号公報、特開平2-175638号公報等)。少なくとも80重量％以上のCaO・Al₂O₃相のクリンカ
ーと特定比表面積のアルミナとを含有してなるアルミナ
セメント、又はアルミナセメントクリンカーにアルミナ
質微粉を含有してなるアルミナセメント(特開昭52-1119
20号公報、特願昭43-74896号公報)。 CaO・2Al₂O₃を主体にし12CaO・7Al₂O₃、微粉アルミ
ナ、スルホン酸系アニオン界面活性剤を配合してなるア
ルミナセメント(特開昭55-144456号公報、特開昭55-121
934号公報)。特定割合のCaO・Al₂O₃とCaO・2Al₂O₃を有するクリン
カーとα−Al₂O₃からなるアルミナセメント(USP 416292
3)。なお、アルミナセメント鉱物組成と添加剤種類について
の基本特性を述べた文献として、「HIGH ALUMINA CEMENT
AND CONCRETES. T.D ROBSON 1962年発行」がある。

【０００４】これらの特許や文献に記載されているアル
ミナセメント及びアルミナセメント組成物は、高強度発
現性、高耐火性、及び高流動性等の特性改善を目的とし
たものであるが、いずれも一長一短があり、従来のアル
ミナセメント又はアルミナセメント組成物の範疇を逸脱
するものではなかった。

【０００５】そして、これら特許や文献には、アルミナ
セメントのクリンカーの鉱物組成としてCaO・2Al₂O₃が含
有されると、硬化遅延が発生し、強度発現性が低下する
など、アルミナセメントとして好ましくない旨の記載が
ある。

【０００６】また、アルミナセメント中のAl₂O₃含有量
を増大し、耐食性と耐火性を向上させようとすると流動
性が低下し、養生強度や乾燥後強度が著しく低下する課
題があり、アルミナセメント中のCaOとAl₂O₃の含有割合
は必然的に制限されるものであった。

【０００７】そして、従来のアルミナセメントの鉱物組
成は、流動性確保と強度発現性付与の面で、CaO・Al₂O₃
を主体にするものに限定されていた。

【０００８】このCaO・Al₂O₃の硬化速度調整に、12CaO・7
Al₂O₃のような早硬性カルシウムアルミネートを配合す
ることが提案されている(特公昭44ー4220号公報、特開昭
54ー139639号公報等)。

【０００９】従来、CaO・2Al₂O₃を含有するアルミナセメ
ントは、硬化遅延や強度発現性低下の傾向を示し、12Ca
O・7Al₂O₃を含有するアルミナセメントは、急硬性を示す
特徴があり、添加剤等で硬化調整を行っても、CaO・Al₂O
₃を主体とするアルミナセメントには、強度発現性の面
で劣っていた。

【００１０】以上の制約により、特許や文献には多数の
アルミナセメントに関する技術が存在するものの、実際
に工業化されているアルミナセメントは、その鉱物組成
がCaO・Al₂O₃を主体とするものに限定され、硬化調整、
高耐火性、及び強度発現性付与の目的で、12CaO・7Al
₂O₃、α−Al₂O₃、及び各種添加剤を含有したものであ
り、高耐火性を確保する目的でクリンカー中のCaO含有
率を低下した結果、若干のCaO・2Al₂O₃を含有するものは
あっても、本発明のようにCaO・2Al₂O₃を積極的に活用し
たアルミナセメントはなかった。

【００１１】現在、市販されているアルミナセメントと
しては、電気化学工業社製商品名「ハイアルミナセメン
トスーパー」、「ハイアルミナセメントスーパー２」、「ハ
イアルミナセメントスーパー90」、「ハイアルミナセメン
トスーパーＧ」、「ハイアルミナセメントスーパーＦ」、
「ハイアルミナセメント」、「ハイアルミナセメント-D」、
「ハイアルミナセメント-NEO」、「ハイアルミナセメント
＃80」、「アルミナセメント１号」、「アルミナセメント１
号-D」、「アルミナセメント１号-NEO」、及び「アルミナセ
メント２号」や、旭硝子工業社製商品名「アサヒアルミナ
セメント１号」や「アサヒフォンジュ」、日本セメント社
製商品名「アサノアルミナセメント１号」や「アサノアル
ミナセメント２号」、アルコア社製商品名「ＣＡ25Ｇ」、
「ＣＡ25Ｒ」、「ＣＡ25Ｃ」、「ＣＡ14」、及び「ＣＡ15」、ラ
ファージュ社製商品名「セカール80」、「セカール71」、
「セカール51」、「セカール41」、及び「シマンフォンジ
ュ」、ユニオン社製商品名「ユニオン１号」や「ユニオンH
I」、並びに、リーハイ社製商品名「ルムナイト」や「レフ
コン」等が代表的なものとして挙げられる。

【００１２】これらの製品は、いずれもCaO・Al₂O₃を主
体にし、要求特性に応じて、12CaO・7Al₂O₃、α−Al
₂O₃、及び各種添加剤を含有したものであって、クリン
カー製造時の副産物としてCaO・2Al₂O₃を若干含有したも
のである。

【００１３】また、これら製品によっては、流動性、強
度発現性、硬化性、及び耐火性等に特色があるが、現
在、耐火物分野、特に、製銑設備や製鋼設備を始めとす
る鉄鋼分野で要求される不定形耐火材の要求レベルに
は、流動性、強度発現性、耐火性、及び耐食性等の特性
が十分でないという課題があった。

【００１４】このため不定形耐火物を構成する耐火骨材
の組み合わせで、これらアルミナセメントの課題をカバ
ーする手法が取られている。

【００１５】スラグやメタルに対する耐食性を向上させ
る目的で、マグネシアなどの塩基性骨材を配合すると、
混練り水による硬化体が消化し、クラックが発生した
り、骨材から溶出するMgイオン等、アルミナセメントの
硬化促進剤として機能する可溶性成分のために、混練り
時の流動性が低下し、施工時の可使時間が短くなり、ミ
キサーやホッパー内で硬化する等のトラブルが発生しや
すくなっていた。

【００１６】特に、高強度発現性、耐食性、耐摩耗性、
及び耐スポーリングが要求される箇所に施工する不定形
耐火物には、従来のアルミナセメントでは、流動性と強
度発現性が不足していた。

【００１７】また、耐用性向上には、従来のアルミナセ
メントや公知の技術では、多少の優劣はあるものの、大
幅な性能向上は期待できなかった。

【００１８】これらの課題を解決するため、本発明者は
種々検討を重ねた結果、特定の鉱物組成と化学成分から
なる水硬性のクリンカーを、又は、そのクリンカーとα
−Al ₂O₃とをアルミナセメントとして使用することによ
って、また、それらアルミナセメントと特定の添加剤と
を配合したアルミナセメント組成物を使用することによ
って前記課題が解消できる知見を得て本発明を完成する
に至った。

【００１９】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、水硬性
成分がCaO・Al₂O₃とCaO・２Al₂O₃からなり、CaOが20〜3
5重量％、Al₂O₃が80〜65重量％であるクリンカーを粉砕
してなるアルミナセメントであり、該クリンカー20〜95
重量部と、α−Al₂O₃80〜５重量部を配合してなるアル
ミナセメントであり、これらアルミナセメントと、カル
ボン酸類、アルカリ炭酸塩、及びポリアクリル酸類から
なる、また、カルボン酸類、アルカリ炭酸塩、ホウ酸
類、及びポリアクリル酸類からなる添加剤とを含有して
なるアルミナセメント組成物である。

【００２０】以下、本発明を詳細に説明する。

【００２１】本発明においては、アルミナセメントのク
リンカーの水硬性の鉱物組成の形態、化学成分、及び配
合割合、並びに、添加剤の種類や配合割合が重要であ
る。

【００２２】本発明で使用するクリンカーは、鉱物組成
としてCaO・Al₂O₃とCaO・２Al₂O₃からなり、CaO20〜35
重量％、Al₂O₃80〜65重量％の化学成分から構成される
ものである。

【００２３】本発明のクリンカーは、赤ボーキサイト等
の天然原料をバイヤープロセス等の精製法により精製し
て得られた高純度アルミナや、ボーキサイトなどのAl₂O
₃源と、石灰石や生石灰などのCaO源を、所定の成分割合
になるように配合し、電気炉、反射炉、縦型炉、平炉、
シャフトキルン、及びロータリーキルン等の設備で、溶
融及び／又は焼成して得られるものである。

【００２４】一般のセメントの鉱物組成の記載方法に習
い、CaOをＣ、Al₂O₃をＡとすると、本発明の目的とする
鉱物組成を得るには、ＣＡ−ＣＡ₂組成物を一時に合成
する方法、ＣＡとＣＡ₂を所定の割合に配合する方法な
どがある。

【００２５】本発明における鉱物組成の含有割合は、Cu
−Ｋα線を用いたＸ線回折分析によって分析可能であ
る。

【００２６】Ｘ線回折法による鉱物組成の定量方法とし
て、回折線の強度比測定法、内部標準法、Zevine法、及
びピーク分離法等があり、本発明においては、いずれの
方法でも各鉱物の含有割合を定量することが可能であ
る。

【００２７】ここでいう回折線の強度比測定法は、各鉱
物の回折強度を相対的に現した値で示すものであり、内
部標準法とは、内部標準物質と試料を一定の割合で混合
し、成分濃度と回折線強度比との間には直線関係が得ら
れることを利用して、濃度が既知の標準試料で検量線を
作成し分析する方法である。

【００２８】Zevine法とは、試料の平均質量吸収係数と
回折線強度比を測定し、ｎ次の連立方程式を解くことに
より各結晶相が定量されることを利用した方法であり、
平均質量吸収係数は蛍光Ｘ線分析法または化学分析によ
って、試料の成分を定量することで算出することができ
る。

【００２９】この他、Ｘ線回折ピーク分離法でも定量可
能であって、この方法は、試料の結晶やガラス相から回
折し、散乱強度を積分する方法である。

【００３０】本発明においてはいずれの方法を使用して
鉱物組成やガラス化率を定量することが可能であるが、
精度が良いZevine法を使用することが好ましい。

【００３１】Zevine法による本発明の水硬性鉱物の組成
比は、ＣＡ20〜90重量部、ＣＡ₂80〜10重量部の範囲で
あることが好ましく、特に、ＣＡ40〜80重量部、ＣＡ₂6
0〜20重量部の範囲のものが好ましい。ＣＡ₂が多いと著
しく低温雰囲気での硬化が遅延し脱枠強度が不足する傾
向があり、逆にＣＡが多いと、練り物中のｐＨが高くな
り、MgO成分を含有した骨材の消化が発生し、乾燥時、
硬化体にクラックが生じたり、破壊するため好ましくな
い。

【００３２】Ｃ₁₂Ａ₇は、混練り水中のｐＨを上昇さ
せ、MgO成分を含有した骨材の消化を助長し、溶出するM
gイオンによって流動性が低下したり、可使時間が短く
なったり、硬化体が膨張したりする傾向があり、本発明
のアルミナセメント中に含有されるのは好ましくない。

【００３３】本発明において、混練物のスラリーのｐＨ
は、接水後、10分間経過した時のｐＨが11.5以下である
ものが好ましい。ｐＨが11.5より大きいと、不定形耐火
物に配合した際、MgO等の塩基性成分を含有した骨材の
消化を助長し、溶出するMgイオンによって流動性が低下
したり、可使時間が短くなったり、硬化体の体積安定性
が悪くなり、クラックも発生しやすくなる傾向があり、
さらには、30℃以上のような夏場の高温雰囲気での施工
時に流動性と可使時間の確保が困難になる傾向がある。

【００３４】このスラリーのｐＨは、ガラス膜イオン電
極を使用した通常のｐＨメーターにより測定することが
可能である。本発明でいうスラリーのｐＨとは、20℃の
恒温室においてあらかじめ20℃に調整したイオン交換水
100mlをスターラーで撹拌しながら、アルミナセメント1
0ｇを加え、ｐＨの変化を測定したものである。

【００３５】本発明で使用するクリンカーの化学成分
は、CaO20〜40重量％、Al₂O₃80〜60重量％であり、特
に、CaO24〜32重量％、Al₂O₃76〜68重量％の範囲で、Ｃ
ＡとＣＡ ₂の鉱物組成比が前記の範囲であることが好ま
しい。

【００３６】本発明のアルミナセメントには、目的とす
るＣＡやＣＡ₂の他に、原料中の不純物から生成する２C
aO・Al₂O₃・SiO₂、CaO・TiO₂、及び４CaO・Al₂O₃・Fe₂O
₃等の不純物を含有しているものも使用可能であるが、
アルミナセメント中の不純物は少ない方が好ましく、Si
O₂が0.5重量％以下、TiO₂が0.5重量％以下、及びFe₂O ₃
が0.5重量％以下であることが好ましく、特に、イグロ
ス、CaO、及びAl₂O₃以外の化学成分は、各成分とも0.1
重量％以下で、より少ないものが好ましい。これら不純
物が多いと不定形耐火物に使用した際、高温での施工体
の体積変化が大きくなり、またスラグなどへの耐食性が
低下する傾向がある。

【００３７】また、アルミナセメントの特性を損なわな
い範囲で、未反応の、CaOやAl₂O₃を少量含有することも
可能である。未反応のCaOは２重量％以下が、また、未
反応のAl₂O₃は10重量％以下が好ましく、CaOが1.0重量
％以下、Al₂O₃が5.0重量％以下がより好ましい。

【００３８】未反応原料がクリンカー中に存在すると、
混練り時にCaイオンが溶出したり、フィラーとして存在
することで、流動性や可使時間が悪化し、硬化が早くな
ったり、強度発現性が低下したり、高温下での体積安定
性が悪くなる傾向がある。

【００３９】クリンカーがこれらの鉱物組成と化学成分
の範囲を外れると、例えば、マグネシア等の塩基性骨材
を配合した不定形耐火物においては、流動性や可使時間
の確保が困難で、乾燥時に骨材の消化による亀裂が発生
しやすくなる傾向がある。

【００４０】焼成法で本発明のクリンカーを製造する場
合、Al₂O₃源とCaO源を所定の割合で混合及び／又は混合
粉砕し、ロータリーキルンにて1,000℃以上の高温で焼
成するのが好ましく、1,450℃以上で焼成したクリンカ
ーを使用することがより好ましい。

【００４１】焼成方法においては、原料の粒度調整と、
焼成温度や時間が目的鉱物を得るための管理ポイントで
ある。

【００４２】また、溶融法で本発明のクリンカーを製造
する場合、Al₂O₃／CaOのモル比が2.0〜6.0の範囲内であ
り、溶融後得られる鉱物組成がＣＡ−ＣＡ₂組成である
ことが重要であって、溶融法ではＣＡとＣＡ₂の鉱物組
成の量比が熱力学的に決定されるため、CaOが21.5〜35.
4重量％で、Al₂O₃が78.5〜64.6重量％になるように原料
を配合することが好ましく、CaOが25.0〜33.0重量％
で、Al₂O₃が75.0〜67.0重量％の成分比になるように原
料を配合することがより好ましい。

【００４３】配合した原料を、電気炉や平炉などの溶融
装置によって、1,500℃以上、より好ましくは1,700℃以
上の高温で溶融後、高圧空気や水に接触させて冷却した
クリンカーとするのが好ましい。

【００４４】本発明においては、目的の鉱物組成になる
ように、ＣＡとＣＡ₂からなる組成を一度に合成した
り、あるいは、ＣＡやＣＡ₂を所定の配合比で混合した
り、組成比の異なるＣＡとＣＡ₂からなるクリンカーを
目的鉱物比になるように組み合わせることも可能であ
る。

【００４５】これらクリンカーの配合は、クリンカー同
士を混合後、粉砕しても良く、あるいはまた、各々粉砕
したものを混合しても良く、特に目的の鉱物組成比にす
る手段は制限されるものではない。

【００４６】本発明におけるクリンカーのガラス化率
は、特に限定されないが、一般にガラス化率が高いと水
硬性が強くなり、高強度の硬化体が得られる。このガラ
ス化率は、溶融又は焼成した高温のクリンカーの冷却方
法により調整可能である。ガラス化率の程度は、粉末Ｘ
線回折法による鉱物組成の分析で測定可能であり、回折
線の強度が弱いもの程、ガラス化率が大きいことを示
す。

【００４７】クリンカーの粉砕機としては、通常、粉塊
物の微粉砕に使用される、例えばローラーミル、ジェッ
トミル、チューブミル、ボールミル、振動ミル等の粉砕
機が使用可能である。

【００４８】クリンカーのブレーン比表面積は、アルミ
ナセメントの重要特性である流動性、硬化性、及び強度
発現性に関連するため、目的特性を得るためには重要な
管理ポイントであって、これら粉砕機によって粉砕した
クリンカーの粒度は、ブレーン法による比表面積で、3,
000cm²/g以上が好ましく、4,000cm²/g以上がより好まし
く、4,500〜8,000cm²/gが最も好ましい。3,000cm²/g未
満では強度発現性が低下し、流動性が低下する可能性が
ある。

【００４９】また、平均粒子径としては、１〜10μ以下
に微粉砕したものが流動性と高温での可使時間の確保の
面で優れるため好ましく、１〜４μがより好ましい。

【００５０】ここでいう平均粒子径とは、レーザー回折
法やレーザー散乱法、あるいは沈降天秤法等の一般に使
用されている粒度分布測定機による粒度測定結果の値で
あって、50％平均径である。

【００５１】本発明で使用するα−Al₂O₃とは、バイヤ
ープロセス等によって高純度化処理された水酸化アルミ
ニウムをロータリーキルンで焼成して得られる精製アル
ミナであって、Al₂O₃を90重量％以上含有する高純度ア
ルミナである。一般には、高純度アルミナ、バイヤーア
ルミナ、易焼結アルミナ、又は軽焼アルミナと呼ばれる
ものである。

【００５２】本発明において、α−Al₂O₃は、本発明の
アルミナセメント又はアルミナセメント組成物を不定形
耐火物に使用した際、高耐火性、高温強度、及び体積安
定性を付与するために有効である。また、配合するα−
Al₂O₃の種類によって、アルミナセメント又はアルミナ
セメント組成物の特性が大きく変わるため、α−Al₂O₃
の選択は重要である。

【００５３】特に、本発明においては、組み合わせるク
リンカーとの相互作用によって、初めて従来品に無い特
性を発揮できるものであり、組み合わせるα−Al₂O
₃は、粉砕前の一次粒子径が平均粒子径(Dp50)で、40〜1
00μ程度のものであって、焼成度は、ＢＥＴ法による比
表面積で0.5〜100m²/gの範囲のものが好ましい。通常、
この一次粒子径は、バイヤープロセスにおける水酸化ア
ルミニウムの析出速度に関連し、析出速度を遅くすると
大径のものが得られ、逆に早くすると小径のものが得ら
れる。

【００５４】本発明で好ましいα−Al₂O₃は、一次粒子
径が30〜60μであり、アルミナの焼成度が、ＢＥＴ法の
比表面積で２〜10m²/gのものであり、特に、40〜50μ
で、６〜８m²/gの範囲のものが好適である。

【００５５】ここで、焼成度とは、比表面積が大きいも
のほど軽焼タイプのアルミナであることを示し、高温下
で使用した際、焼結性に優れるが収縮が大きくなる傾向
があるものである。

【００５６】α−Al₂O₃の比表面積が大きいと、アルミ
ナセメント又はアルミナセメント組成物にした際の流動
性が低下し、逆に小さいと流動性が向上する傾向を示
す。また、比表面積が大きいと不定形耐火物に配合した
際、高温での焼結性は向上するものの、過焼結により、
耐スポーリング性が低下し、収縮も大きくなる傾向を示
す。比表面積が小さいα−Al₂O₃を配合したものは、逆
の傾向を示す。このため、本発明に配合するアルミナの
選択は、アルミナセメント及びアルミナセメント組成物
の特性を大きく左右するため、慎重に行うべきであり、
キャスタブルに配合した際の要求品質に応じて、適宜決
定すべきものであるが、流動性、硬化性、強度発現性、
収縮率、及び耐スポーリング性の面から、一次粒子径が
30〜60μであり、アルミナの焼成度が、ＢＥＴ法の比表
面積で２〜10m²/gのアルミナが好ましい。

【００５７】またα−Al₂O₃の純度は、通常のバイヤー
プロセスによって製造されたアルミナであれば、Al₂O₃9
8重量％程度以上の純度の確保が可能である。本発明で
は、Al₂O₃の純度は高いことにこしたことはないが、98
重量％以上あれば十分である。特に本発明に使用する場
合、Al₂O₃純度の他に不純物としてのNa₂O量が問題であ
って、Na₂Oが多いとアルミナセメントにした際、流動性
が低下したり、耐火性が低下したり、高温で収縮が発生
したりする場合があるため、Na ₂O量は少ない方が好まし
く、0.5重量％以下がより好ましく、0.35重量％以下の
低ナトリウムタイプのものがもっとも好ましい。

【００５８】本発明においては、このα−Al₂O₃とクリ
ンカーとを配合し、粉砕機で混合粉砕するか、α−Al₂O
₃を単独でアルミナセメント相当の粒度まで単独粉砕
後、クリンカー粉砕物と混合することも可能である。α
−Al₂O₃を単独で粉砕する場合は、Dp50が２〜10μ程度
まで粉砕することが好ましい。本発明では、α−Al₂O₃
をクリンカーと混合粉砕した方がセメント粒子との馴染
みが良く、またアルミナセメント中に均一に混合される
ため、不定形耐火物に使用した際、硬化体組織が均一に
なり、耐食性が向上する傾向がある。

【００５９】クリンカーとα−Al₂O₃の配合割合は、ク
リンカー20〜95重量部に対し、α−Al₂O₃80〜５重量部
であり、クリンカー30〜70重量部に対し、α−Al₂O₃70
〜30重量部が好ましい。α−Al₂O₃の配合量を増加させ
ると、耐火性、高温での焼結強度は増加するが、養生強
度や乾燥後の強度が低下し、流動性も低下する傾向があ
る。特に好ましくは、配合するクリンカーの成分組成と
の兼ね合いがあるが、α−Al₂O₃を配合した段階での成
分比がCaO30〜２重量％、Al₂O₃70〜98重量％の割合にな
るように調合することが重要である。特に、本発明にお
いては、CaO22〜３重量％、Al₂O₃78〜97重量％、及び残
部はイグロスと不純物の範囲になるように調合すること
が好ましい。

【００６０】特に、マグネシア質骨材を配合した不定形
耐火物に使用した場合、アルミナセメント中のα−Al₂O
₃が多いと高温下でマグネシアと反応しマグネシアスピ
ネルを生成する過程において体積膨張する傾向を示すた
め、アルミナセメント中のα−Al₂O₃を80重量％を越え
るように多量に配合することは、目的とする不定形耐火
物の配合骨材の種類と添加量によっては好ましくない。
なお、アルミナセメント又はアルミナセメント組成物を
使用する不定形耐火物の目的特性によって、この成分範
囲に捕らわれる必要がなく、流動的に配合割合を変える
ことも可能である。

【００６１】本発明では、前記アルミナセメントに、カ
ルボン酸類、アルカリ炭酸塩、及びポリアクリル酸類か
らなる、また、カルボン酸類、アルカリ炭酸塩、ホウ酸
類、及びポリアクリル酸類からなる添加剤を配合するこ
とは、流動性、硬化性、及び強度発現性のバランスが確
保できる面から好ましい。

【００６２】本発明で使用するカルボン酸類とは、各種
カルボン酸又はそのアルカリ塩である。ここで、カルボ
ン酸とは、オキシカルボン酸であって、具体的には、ク
エン酸、酒石酸、コハク酸、乳酸、及びグルコン酸等が
挙げられる。またカルボン酸のアルカリ塩としては、ナ
トリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等が挙げら
れる。これらのうち、クエン酸及び／又はそのアルカリ
塩、中でもクエン酸ナトリウムやクエン酸カリウムの使
用が好ましい。カルボン酸類の粒度は、セメントと混和
した際、水に溶解しやすいように、細かい程好ましく、
100メッシュ以下、特に、200メッシュ以下が好ましい。
カルボン酸類の純度は、特に限定されるものではない
が、現在、工業的に精製されているカルボン酸類の使用
が可能であって、目的とするカルボン酸類の純度が80重
量％程度以上のものの使用が好ましい。中でも、不純物
として硫酸塩が0.05重量％以下のクエン酸又はその塩
や、20℃における１重量％水溶液のpHが７〜10の範囲の
クエン酸又はその塩を使用することは、可使時間に優れ
るためより好ましい。

【００６３】本発明で使用するアルカリ炭酸塩として
は、無機炭酸塩のいずれのものも使用可能であるが、炭
酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸カルシウム、炭酸水
素ナトリウム、及び炭酸水素カリウム等の炭酸アルカリ
塩の使用が好ましく、その含水塩や無水塩のいずれの使
用も可能である。これらのうち、炭酸ナトリウム及び／
又は炭酸カリウムを使用することが好ましく、JIS K 12
01、JIS K 8624、及びJIS K 8625で規定される炭酸ナト
リウムを使用することが可能である。アルカリ炭酸塩の
粒度は、セメントと混和した際、水に溶解しやすいよう
に、細かい程好ましく、100メッシュ以下、特に、200メ
ッシュ以下がより好ましい。アルカリ炭酸塩の純度は、
特に限定されるものではないが、現在、工業的に精製さ
れているアルカリ炭酸塩の使用が可能であって、目的と
する炭酸塩の純度が80重量％程度以上のものの使用が好
ましい。

【００６４】本発明で使用するホウ酸類とは、ホウ酸や
そのアルカリ塩である。ここで、ホウ酸類とは、別名ボ
ール酸、正ホウ酸、又はオルソホウ酸と呼ばれるもの
で、H₃BO₄で表され、ピロホウ酸、テトラホウ酸、及び
メタホウ酸を含有するものである。ホウ酸類の製造方法
は、特に限定されるものではないが、通常、ホウ酸の原
鉱石に硫酸を加えて加熱分解し、ホウ酸を遊離させて分
離抽出後、精製して得られる。ホウ酸のアルカリ塩とし
ては、ナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等
が挙げられ、そのうち、ナトリウム塩及び／又はカリウ
ム塩の使用が好ましく、その含水化合物や無水化合物の
いずれの使用も可能である。ホウ酸類の粒度は、セメン
トに混和した際、水に溶解しやすいように小さい程好ま
しい。また、ホウ酸類の純度は、特に限定されるもので
はないが、現在、工業的に精製されているホウ酸の使用
が可能であって、ホウ酸中のBO₄分が80重量％以上のも
のの使用が好ましい。

【００６５】本発明で使用するポリアクリル酸類とは、
ポリアクリル酸やその誘導体又はそれらのアルカリ塩で
あって、具体的には、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸
ナトリウム、及びポリアクリル酸エステル共重合体又は
そのアルカリ塩等であって、共重合体としては、架橋分
岐型が好ましい。ポリアクリル酸類のアルカリ塩として
は、ナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等が
使用可能であるが、入手しやすさからナトリウム塩の使
用が好ましい。特に、本発明で添加剤として配合する際
は、ポリアクリル酸ナトリウムの使用が好ましく、中で
も低重合度の水に可溶な重合体で、固形分が95重量％以
上、40重量％濃度の水性スラリーの25℃におけるスラリ
ー粘度が10,000cps以下の可溶性重合度タイプのものの
使用が、カルシウムアルミネートの流動性を向上する面
から好ましい。水性スラリーの粘度は、Ｂ型粘度計によ
って測定できるもので、重合度を現しており、重合度が
高い程、粘度も大きくなる傾向にあり、本発明では、10
0〜2,000cpsの粘度のものが好ましい。本発明におい
て、ポリアクリル酸類の水性スラリーのイオン性やｐＨ
は、特に限定されるものではないが、アルミナセメント
と配合した際、より大きな流動性を得るために、ポリア
クリル酸類がアニオン性で、かつ、25℃における１重量
％スラリーのｐＨが中性からアルカリ性であることが好
ましく、特に、ｐＨが7.5〜11のものがより好ましい。
酸性であると、流動性が低下するおそれがある。また、
ポリアクリル酸類は、あらかじめアルミナセメントにプ
レミックスでき、施工時に別途に投入したり、混合した
りする手間が削減できる面から、粉末タイプであること
が好ましい。ポリアクリル酸類の粉末化は、液状品をス
プレードライヤー等の乾燥機で乾燥処理することで可能
である。

【００６６】また、本発明で、カルボン酸類、アルカリ
炭酸塩、及びポリアクリル酸類からなる添加剤や、カル
ボン酸類、アルカリ炭酸塩、ホウ酸類、及びポリアクリ
ル酸類からなる添加剤を配合することは、流動性、硬化
性、及び強度発現性のバランスが確保できる面から好ま
しい。

【００６７】ここで、添加剤として、カルボン酸類、ア
ルカリ炭酸塩、及びポリアクリル酸類を使用する場合の
各種配合割合は、ポリアクリル酸類100重量部、カルボ
ン酸類15〜40重量部、及びアルカリ炭酸塩60〜120重量
部が好ましく、ポリアクリル酸類100重量部、カルボン
酸類25〜30重量部、及びアルカリ炭酸塩85〜105重量部
がより好ましい。カルボン酸類が15重量部未満では流動
性が不足する傾向があり、40重量部を越えると硬化が遅
延する傾向がある。また、アルカリ炭酸塩が60重量部未
満では流動性が不足する傾向があり、120重量部を越え
ると可使時間が短くなる傾向がある。

【００６８】また、添加剤として、カルボン酸類、アル
カリ炭酸塩、ホウ酸類、及びポリアクリル酸類を使用す
る場合の各種配合割合は、ポリアクリル酸類100重量
部、カルボン酸類10〜30重量部、アルカリ炭酸塩50〜80
重量部、及びホウ酸類25〜50重量部が好ましく、ポリア
クリル酸類100重量部、カルボン酸類15〜25重量部、ア
ルカリ炭酸塩65〜75重量部、及びホウ酸類30〜40重量部
がより好ましい。カルボン酸類が10重量部未満では流動
性が不足する傾向があり、30重量部を越えると硬化が遅
延する傾向がある。また、アルカリ炭酸塩が50重量部未
満では流動性が不足する傾向があり、80重量部を越える
と可使時間が短くなる傾向がある。さらに、ホウ酸類が
25重量部未満では流動性が不足する傾向があり、50重量
部を越えると硬化が大幅に遅延する傾向がある。

【００６９】これら添加剤は、クリンカー、又はクリン
カーとα−Al₂O₃からなるアルミナセメント100重量部に
対して、添加剤の合計量が0.2〜5.0重量部になるように
配合するのが好ましく、0.8〜2.0重量部になるように配
合するのが、硬化遅延が少なく、高流動性が確保できる
面から好ましい。

【００７０】本発明においては、添加剤の配合方法は、
特に規定されるものではなく、各添加剤を所定の割合に
なるように配合し、あらかじめ粉砕したクリンカーと、
Ｖ型ブレンダー、コーンブレンダー、ナウタミキサー、
パン型ミキサー、及びオムニミキサー等の混合機を用い
て均一混合するか、あるいは、所定の割合でクリンカー
やアルミナセメントに配合後、振動ミル、チューブミ
ル、ボールミル、及びローラーミル等の粉砕機で混合粉
砕することが可能である。

【００７１】本発明のアルミナセメント及びアルミナセ
メント組成物は、ＩＣＰ、ＩＣＰＡ、ＧＣ−ＭＳ、Ｃ¹³
−ＮＭＲ、ＨＰＬＣ、及びＦＴ−ＩＲ等の機器分析、キ
レート分析、及び放射化分析法等で種類と量比を特定化
することが可能である。

【００７２】本発明で使用する耐火骨材とは、通常、不
定形耐火物に使用されている耐火骨材が使用可能であっ
て、具体的には、溶融マグネシア、焼結マグネシア、天
然マグネシア、及び軽焼マグネシア等のマグネシア、溶
融スピネルや焼結スピネルなどのマグネシアスピネル、
シリカヒュームやコロイダルシリカなどの超微粉、溶融
アルミナ、焼結アルミナ、易焼結アルミナ、及び軽焼ア
ルミナ等のアルミナ、溶融シリカ、焼成ムライト、酸化
クロム、ボーキサイト、アンダルサイト、シリマナイ
ト、シャモット、ケイ石、ロー石、粘土、ジルコン、ジ
ルコニア、ドロマイト、パーライト、バーミキュライ
ト、煉瓦葛、陶器葛、窒化珪素、窒化ホウ素、炭化珪
素、並びに、窒化珪素鉄等が使用可能である。特に、本
発明の不定形耐火物においては、耐食性、耐久性、及び
耐火性の面から、マグネシア、マグネシアスピネル、ア
ルミナ、及び超微粉の中から選ばれた一種又は二種以上
の耐火骨材の使用が好ましい。

【００７３】ここで、マグネシアとは、海水法により海
水から抽出されたMg(OH)₂、炭酸マグネシア、天然MgO
(マグネサイト)、天然炭酸マグシアをロータリーキルン
等で焼成して得られる焼結MgOクリンカー及び／又はMgO
クリンカーを電気炉等で溶融して得られる電融MgOクリ
ンカーとしたものを、所定のサイズに粉砕、篩い分けし
たものであって、MgOとしての純度が80重量％以上のも
のが不定形耐火物に使用した際、耐食性に優れるため好
ましく、SiO₂やTiO₂などの不純物が少ないものが好まし
い。より好ましくは、MgOの純度が95重量％以上であ
り、CaOの含有率が２重量％以下、SiO₂の含有率が0.5重
量％以下、B₂O₃の含有率が0.5重量％以下のマグネシア
が耐食性に優れる。この他、スピネルコーティングした
マグネシア、粒界にチタン酸マグネシウムを含有させた
マグネシア、マグネシア粒子表面にカルシウムアルミネ
ートを生成させたマグネシア、並びに、塩基性煉瓦に使
用される特殊なMgOクリンカーや耐熱スポーリング性を
向上させたマグネシア・ジルコニアクリンカーなどの特
殊なマグネシアの使用も可能である。マグネシアクリン
カーにおけるMgO／Al₂O₃の重量比は、1/1〜0.1/1が好ま
しく、0.4/1〜0.2/1が不定形耐火物に配合した際、耐久
性に優れる面から好ましい。

【００７４】また、本発明でいうマグネシアスピネルと
は、水酸化マグネシウムや仮焼マグネシアなどのMgO源
と、水酸化アルミニウムや仮焼アルミナ等のAl₂O₃源
を、所定の割合になるように調合し、ロータリーキルン
等の焼成装置を用いて、約1,800〜1,900℃の温度で反応
・焼結させてスピネルクリンカーとしたもの、及び／又
は、電気炉などの溶融装置にて溶融した溶融マグネシア
スピネルを、所定のサイズに粉砕、篩い分けしたもので
ある。

【００７５】さらに、本発明でいうアルミナとは、水酸
化アルミニウム、仮焼アルミナ等のAl₂O₃源を、ロータ
リーキルン等の焼成装置や電気炉等の溶融装置によっ
て、焼結・溶融したものを、所定のサイズに粉砕、篩い
分けしたものであって、鉱物組成としては、α−Al₂O₃
やβ−Al₂O₃などと示される酸化アルミニウムの形態の
ものであり、焼結アルミナ、仮焼アルミナ、及び易焼結
アルミナ等と呼ばれるものであって、通常、Al₂O₃を96
重量％以上含有するα−Al₂O₃の使用が最も好ましい。
またアルミナとジルコニアを溶融することで得られる、
耐熱スポーリング性を向上させたアルミナ・ジルコニア
クリンカー等も使用可能である。

【００７６】本発明でいう超微粉とは、粒径10μ以下の
粒子が80重量％以上占める耐火性微粉であって、例え
ば、シリカヒューム、コロイダルシリカ、易焼結アルミ
ナ、無定形シリカ、ジルコン、炭化珪素、窒化珪素、酸
化クロム、及び酸化チタン等の無機微粉である。特に、
本発明においては、シリカヒューム、コロイダルシリ
カ、及び易焼結アルミナの超微粉の使用が好ましく、平
均粒子径が１μ以下であって、ＢＥＴ法による比表面積
が10m²/g以上のものが、不定形耐火物に配合した際、流
動性が確保でき、高強度を有するため好ましい。

【００７７】また、シリカヒューム等のように粒子表面
に、シラノール基のようなイオン吸着性の官能基を持っ
た活性微粒子は、マグネシア等のような消化しやすい耐
火骨材を配合する不定形耐火物においては、充填性向上
や焼結性向上の他、骨材の消化を防止する面から併用す
ることがが好ましい。好ましいシリカヒューム表面上の
シラノール基の数は、メチルレッド吸着法によるメチル
レッド吸着モル数／ｇの測定値で１×10^-6〜７×10^-7の
範囲のものがスレーキング防止の効果が強く、特に、４
×10^-7〜７×10^-7の範囲のものが好ましい。

【００７８】さらに、本発明のアルミナセメント又はア
ルミナセメント組成物を配合した不定形耐火物の耐火骨
材として、比重の大きいジルコンやジルコニアなどを使
用する際は、施工後の材料分離を防止する目的で、ポリ
ビニルアルコール(ＰＶＡ)、カルボキシメチルセルロー
ス(ＣＭＣ)、及びメチルセルロース(ＭＣ)等の増粘剤を
配合することも可能である。

【００７９】本発明のアルミナセメント又はアルミナセ
メント組成物を不定形耐火物に使用する場合、不定形耐
火物の構成原料の配合割合は、目的とする施工場所によ
って適宜決定すべきものであるが、アルミナセメント又
はアルミナセメント組成物0.5〜50重量部と、耐火骨材9
9.5〜50重量部が好ましい。特に、耐食性と強度発現性
の面から、アルミナセメント又はアルミナセメント組成
物２〜15重量部と耐火骨材98〜85重量部の配合が好まし
い。

【００８０】耐火骨材としては、スラグ浸透抑制の面か
ら、マグネシアとアルミナの組み合わせ、並びに、マグ
ネシアスピネルとアルミナの組み合わせが好ましい。特
に、アルミナセメント又はアルミナセメント組成物２〜
15重量部、粒径１mm以下のマグネシア５〜20重量部、及
び残部が粒径１〜10mmの電融アルミナ及び／又は焼結ア
ルミナ、並びに、アルミナセメント又はアルミナセメン
ト組成物２〜15重量部、粒径１mm以下のマグネシアスピ
ネル５〜20重量部、及び残部が粒径１〜10mmの電融アル
ミナ及び／又は焼結アルミナを主体として構成されるも
のが、取り鍋材などの耐食性を要求される場所に好まし
い。

【００８１】本発明では、さらに、不定形耐火物の構成
材料である１mm以下の微粉のマトリックス中への分散を
促進するため、また、超微粉の分散や解こうの目的で、
各種分散剤を併用することが可能である。

【００８２】ここで分散剤としては、リン酸類、カルボ
ン酸類、ホウ酸類、炭酸塩、ポリアクリル酸類、ポリメ
タクリル酸類、及びポリアクリル酸類−ポリメタクリル
酸類の共重合体の中から選ばれた一種又は二種以上が使
用可能である。

【００８３】ここで、リン酸類とは、ヘキサメタリン
酸、トリポリリン酸、ウルトラリン酸、ピロリン酸、及
びオルトリン酸又はこれらのナトリウム、カリウム、及
びカルシウム塩のいずれかであって、ナトリウム塩がそ
の入手のしやすさから好ましい。リン酸の形態として
は、ヘキサメリン酸とトリポリリン酸が分散作用に優れ
るため好ましく、飽和水溶液のｐＨがアルカリ性であっ
て、ｐＨ8.0〜11.0の範囲にあるものがより好ましい。
リン酸類の粒度は、200メッシュ以下程度のものが、混
練り時に溶解しやすく、分散作用が優れるため好まし
く、品質的には、一般に医薬品や食品添加物などとして
市販されているものが使用できる。

【００８４】また、分散剤としてのカルボン酸類、ホウ
酸類、炭酸塩、ポリアクリル酸類、ポリメタクリル酸
類、及びアクリル酸類−メタクリル酸類は、前述の添加
剤が使用可能であって、分散剤としては、クエン酸、ク
エン酸ナトリウム、グルコン酸ナトリウム、グルコン酸
カリウム、炭酸ナトリウム、ホウ酸、ポリアクリル酸ナ
トリウム、アクリル酸ナトリウム／メタクリル酸ナトリ
ウムの重量比が９／１〜４／６の共重合体が分散作用に
優れ好ましい。共重合比が９／１未満では、アクリル酸
類の特徴が強くなり、流動性と凝集時間が早くなる傾向
を示し、４／６をこえると、メタクリル酸類の特徴を強
く示し、混練り時の粘性が高くなり、また、硬化遅延を
生じやすくなるばかりでなく、共重合が不可となり好ま
しくない。本発明の不定形耐火物においては、これら分
散剤の一種又は二種以上を配合することが可能であっ
て、特に、カルボン酸類とホウ酸の組み合わせ、リン酸
類とホウ酸の組み合わせ、ホウ酸とポリアクリル酸類の
組み合わせ、並びに、ホウ酸、アクリル酸類、及びメタ
クリル酸類の共重合体の組み合わせが分散作用に優れ好
ましい。

【００８５】本発明における不定形耐火物の製造方法
は、特に規定されるものでは無いが、通常の不定形耐火
物の製造方法に準じ、各構成原料を所定の割合になるよ
うに配合し、Ｖ型ブレンダー、コーンブレンダー、ナウ
タミキサー、パン型ミキサー、及びオムニミキサー等の
混合機を用いて均一混合するか、あるいは、所定の割合
で混練り施工する際、混練り機に直接秤込むことも可能
である。

【００８６】本発明のアルミナセメント及びアルミナセ
メント組成物は、低温施工時に硬化が遅延しやすい傾向
を示すため、不定形耐火物を製造する際、硬化促進剤を
添加したり、及び／又は耐爆裂性の向上と金属アルミニ
ウムの水和発熱反応を利用してアルミナセメントの水硬
性反応を促進させることが好ましい。

【００８７】本発明のアルミナセメント又はアルミナセ
メント組成物を使用するに当たり、従来から水硬セメン
トの流動性、可使時間、硬化時間、及び強度発現性等の
性状を改善する目的で使用されている、メラミン類、ナ
フタレンスルホン酸類、ポリカルボン酸類、及びホルム
アルデヒドの縮合物等の界面活性剤(新コンクリート用
混和材料、1989年７月31日発行、シーエムシー社製)、
ＡＥ減水剤(セメント・コンクリート、NO.556 P36-45
６月号 1993年)、ヘキサメリン酸、トリポリリン酸、及
びピロリン酸等のリン酸類又はそのナトリウムやカリウ
ム塩、並びに、ショ糖、サッカロース、デキストリン、
及び澱粉等の糖類等の硬化遅延剤や、水酸化カルシウ
ム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、及び水酸化リ
チウム等の水酸化アルカリ、並びに、塩化リチウム、炭
酸リチウム、及びクエン酸リチウム等のリチウム化合物
等の硬化促進剤を必要に応じて配合することが可能であ
る。

【００８８】硬化促進剤は、本発明のアルミナセメント
又はアルミナセメント組成物を使用した不定形耐火物の
硬化が、一般的には、24時間を越えるような場合に添加
する必要があり、施工温度が25℃以下のような場合には
添加することが好ましい。

【００８９】また、本発明のアルミナセメント及びアル
ミナセメント組成物は、ＣＡ₂を含有するため、低温条
件下で硬化が遅延する傾向を示すため、硬化促進剤とし
てリチウム化合物を添加するのが好ましく、リチウム化
合物の中でも炭酸リチウムが硬化促進効果の面で優れ、
好ましい。アルミナセメント又はアルミナセメント組成
物に対するこれら硬化促進剤の添加量は、目的とする不
定形耐火物の硬化特性にもよるが、通常、アルミナセメ
ント又はアルミナセメント組成物100重量部に対して、
硬化促進剤を5.0重量部以下が好ましく、0.001〜2.0重
量部がより好ましい。

【００９０】

【実施例】以下、実施例に基づき本発明をさらに説明す
る。

【００９１】実施例１ Al₂O₃源として仮焼アルミナを、CaO源として石灰石粉
を、所定の割合で配合した原料配合し、ロータリーキル
ンにて1,400〜1,600℃で焼成後、放冷してクリンカーを
製造した。このクリンカーをボールミルで、ブレーン値
約3,000〜10,000cm²/gの粒度に粉砕してアルミナセメン
トを製造した。このアルミナセメント10重量部と、焼結
アルミナ80重量部と、焼結マグネシア10重量部、シリカ
ヒューム1.0重量部、アトマイズアルミ0.5重量部、及び
水9.5重量部を添加し、モルタルミキサーで、３分間混
練りして不定形耐火物を得た。この不定形耐火物につい
て、以下の項目の測定をした。結果を表１に示す。な
お、材料の混練りから養生は30℃の恒温室内で行った。

【００９２】＜使用材料＞ Al₂O₃源：仮焼アルミナ、比表面積５m²/g CaO源：石灰石粉、100メッシュ下、CaCO₃純度98％クリンカーＡ：CaO18重量％、Al₂O₃82重量％、ＣＡ₂80
重量％、ＣＡ₆20重量％クリンカーＢ：CaO21重量％、Al₂O₃89重量％、ＣＡ 2重
量％、ＣＡ₂98重量％クリンカーＣ：CaO23重量％、Al₂O₃77重量％、ＣＡ10重
量％、ＣＡ₂90重量％クリンカーＤ：CaO28重量％、Al₂O₃72重量％、ＣＡ46重
量％、ＣＡ₂54重量％クリンカーＥ：CaO30重量％、Al₂O₃70重量％、ＣＡ60重
量％、ＣＡ₂40重量％クリンカーＦ：CaO32重量％、Al₂O₃68重量％、ＣＡ75重
量％、ＣＡ₂25重量％クリンカーＧ：CaO33重量％、Al₂O₃67重量％、ＣＡ82重
量％、ＣＡ₂18重量％クリンカーＨ：CaO34重量％、Al₂O₃66重量％、ＣＡ90重
量％、ＣＡ₂10重量％クリンカーＩ：CaO35重量％、Al₂O₃65重量％、ＣＡ97重
量％、ＣＡ₂ 3重量％クリンカーＪ：CaO36重量％、Al₂O₃64重量％、ＣＡ95重
量％、Ｃ₁₂Ａ₇5重量％焼結アルミナ：内外セラミック社製商品名「アルミナイ
トＡ37」粒度５〜１mm品35重量部と１mm下品45重量部の混合品焼結マグネシア：宇部化学社製、200メッシュ下シリカヒューム：エルケム社製市販品ＨＡ：電気化学工業社製アルミナセメント商品名
「ハイアルミナセメント」市販品ＳＧ：電気化学工業社製アルミナセメント商品
名「ハイアルミナセメントスーパーＧ」

【００９３】＜物性の測定方法＞化学成分：イグロス、CaO、SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、Fe₂O
₃、及びMgOはJIS R 2522に準じて分析、遊離CaOは酢酸
アンモニウム滴定法で分析鉱物組成：リガク社製Ｘ線回折分析装置「ＲＡＤIIＢ」
による回折強度比ｄ値、ＣＡ＝4.67Å、ＣＡ₂＝4.45
Å、Ｃ₁₂Ａ₇＝4.89Å、α−Al₂O₃＝2.55の回折線の強度
を用いてZevine法により各鉱物量を算出平均粒子径：島津製作所製レーザー回折式粒度分布測定
機「SALD1000型」使用スラリーｐＨ：ガラス膜イオン電極を使用した通常のｐ
Ｈメーターにより、20℃恒温室において、あらかじめ20
℃に調整したイオン交換水100mlとアルミナセメント10
ｇを秤量し、スターラーで10分間撹拌した時のｐＨ値を
測定流動性：３分間混練り後、30分放置した混練り物を
用いて、フローテーブルにより15回タップした後の広が
り径を、JIS R 2521に準じて測定可使時間：作製した不定形耐火物をビニール袋に移し
取り、流動性が無くなるまでにかかった時間硬化時間：作製した不定形耐火物500ｇをポリビーカ
ーに移し取り、白金測温抵抗体と打点記録計によって、
注水から水和発熱のピークまでにかかった時間養生強度：作製した不定形耐火物を４×４×16cmの型
枠に突き棒でスタンピングしながら打設し、表面をセメ
ントナイフで平に整えた後、24時間養生後の圧縮強度を
油圧測定機にて測定乾燥強度：養生後の硬化体試片を110℃で24時間乾燥
後、室温まで放冷し、圧縮強度を油圧測定機にて測定焼成強度：乾燥後の硬化体試片をシリコニット電気炉
に入れ、５℃／分の昇温速度で、800℃まで昇温後、２
時間保持し、室温まで放冷し、圧縮強度を油圧測定機に
て測定

【００９４】

【表１】

【００９５】表１に示すように、本発明のアルミナセメ
ントを配合した不定形耐火物は、比較例に比べて流動性
が良好で可使時間が確保でき、適度な硬化時間と高強度
発現性が得られた。

【００９６】実施例２クリンカーＥとα−Al₂O₃を表２に示す割合で配合し、
振動ミルにて、ブレーン値約3,000〜10,000cm²/gの粒度
になるまで粉砕してアルミナセメントを製造したこと以
外は、実施例１と同様に行った。結果を表２に併記す
る。

【００９７】＜使用材料＞ α−Al₂O₃：比表面積５m²/g、平均粒子径2.1μ

【００９８】

【表２】

【００９９】表２に示すように、本発明のアルミナセメ
ントを配合した不定形耐火物は、流動性が良好で可使時
間が確保でき、適度な硬化時間と高強度発現性が得ら
た。また、低CaO量にもかかわらず、高強度発現性を有
し、本発明のアルミナセメントを使用すると、不定形耐
火物中の単位セメント量の低減や、耐摩耗性や耐食性な
どの特性向上が可能である。

【０１００】実施例３クリンカーＤを粉砕して製造したアルミナセメント100
重量部に、表３に示すように添加剤を添加したアルミナ
セメント組成物を使用し、添加水量を6.5重量部とした
こと以外は実施例１と同様に行った。結果を表３に併記
する。

【０１０１】＜使用材料＞添加剤ａ：クエン酸ナトリウム、市販品添加剤ｂ：炭酸ナトリウム、市販品添加剤ｃ：ポリアクリル酸ナトリウム、市販品添加剤ｄ：クエン酸、市販品添加剤ｅ：炭酸カリウム、市販品

【０１０２】

【表３】

【０１０３】実施例４表４に示すように添加剤を添加したこと以外は実施例３
と同様に行った。結果を表４に併記する。

【０１０４】＜使用材料＞添加剤ｆ：ホウ酸ナトリウム、市販品添加剤ｇ：ホウ酸カリウム、市販品

【０１０５】

【表４】

【０１０６】実施例５クリンカーＥ60重量部とα−Al₂O₃40重量部を配合して
製造したアルミナセメントに、表５に示すように添加剤
1.5重量部を添加したアルミナセメント組成物を製造し
たこと以外は実施例３と同様に行った。結果を表５に併
記する。

【０１０７】

【表５】

【０１０８】実施例６表６に示すように添加剤を添加したこと以外は実施例５
と同様に行った。結果を表６に併記する。

【０１０９】

【表６】

【０１１０】実施例７添加剤ａであるクエン酸ナトリウム30重量部、添加剤ｂ
である炭酸ナトリウム80重量部、及び添加剤ｃであるポ
リアクリル酸ナトリウム100重量部からなる添加剤の量
を表７に示すように変化したこと以外は実施例３と同様
に行った。結果を表７に併記する。

【０１１１】

【表７】

【０１１２】実施例８表８に示すようにリチウム化合物として市販の炭酸リチ
ウムを併用したこと以外は実施例３と同様に行った。結
果を表８に併記する。

【０１１３】

【表８】

【０１１４】

【発明の効果】本発明のアルミナセメント及びアルミナ
セメント組成物は、従来品に無い高強度発現性、高流動
性、耐食性、及び耐摩耗性を有するものである。そし
て、このアルミナセメント又はアルミナセメント組成物
を耐火物分野に使用した場合、不定形耐火物として一定
の強度を確保するために配合するアルミナセメント量を
低減することが可能であり、アルミナセメント量の低減
効果によって、不定形耐火物中のCaO量を低減でき、そ
の結果、耐食性が向上する効果を奏する。また、耐火物
分野のみならず、高強度発現性、高流動性、耐食性、及
び耐摩耗性が要求される化学プラントのライニング材料
や耐食材料としても使用可能である。

【０１１５】さらに、本発明のアルミナセメント又はア
ルミナセメント組成物を使用したライニング材は、高耐
火性、高強度発現性、耐摩耗性、及び耐食性が得られる
ため、石油精製設備等の耐食材、耐摩耗材、及び耐火材
等として使用できるばかりでなく、水硬性セラミック
ス、触媒担体、及び耐食建材等にも使用可能である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所 (Ｃ０４Ｂ 28/06 24:04 22:10 24:26 Ｅ 22:08）Ｚ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】鉱物組成がCaO・Al₂O₃とCaO・２Al₂O₃か
らなり、CaOが20〜35重量％、Al₂O₃が80〜65重量％であ
るクリンカーを粉砕してなるアルミナセメント。
【請求項２】鉱物組成がCaO・Al₂O₃とCaO・２Al₂O₃か
らなり、CaOが20〜40重量％、Al₂O₃が80〜60重量％であ
るクリンカー20〜95重量部と、α−Al₂O₃80〜５重量部
を配合してなるアルミナセメント。
【請求項３】請求項１又は２記載のアルミナセメント
と、カルボン酸類、アルカリ炭酸塩、及びポリアクリル
酸類からなる添加剤とを含有してなるアルミナセメント
組成物。
【請求項４】請求項１又は２記載のアルミナセメント
と、カルボン酸類、アルカリ炭酸塩、ホウ酸類、及びポ
リアクリル酸類からなる添加剤とを含有してなるアルミ
ナセメント組成物。