JPH09301780A - 軽量不定形耐火物 - Google Patents

軽量不定形耐火物

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JPH09301780A
JPH09301780A JP8139540A JP13954096A JPH09301780A JP H09301780 A JPH09301780 A JP H09301780A JP 8139540 A JP8139540 A JP 8139540A JP 13954096 A JP13954096 A JP 13954096A JP H09301780 A JPH09301780 A JP H09301780A
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alumina
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Kazuaki Matsuo
和昭 松尾
Hideo Uemoto
英雄 上本
Tomoyuki Sugiyama
智之 椙山
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Toshiba Ceramics Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 延び性及び接着性を良好にし、作業性に極め
て優れた練り土状の軽量不定形耐火物を提供する。 【解決手段】 アルミナ−シリカ質のセラミックファイ
バー2〜10wt%と、ムライト及び/又はアルミナ質
の耐火性骨材40〜60wt%と、シリカ微粉0.5〜
3wt%と、ベントナイト1.5〜3wt%と、ポリア
クリル酸金属塩0.2〜0.5wt%と、メチルセルロ
ース0.3〜1.2wt%と、シリカ成分10〜50%
の溶液状コロイダルシリカ2〜10wt%と、水20〜
40wt%との混練物からなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックファイ
バーを含有し、鋼片加熱炉のスキッドビームやポスト、
タンディッシュや取鍋のカバーや保温蓋に使用される練
り土状の軽量不定形耐火物に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の軽量不定形耐火物として
は、セラミックファイバーを均一に分散させるために用
いられるカルボキシメチルセルロース、メチルセルロー
ス、ポリエチレンオキサイド、トリエタノールアミン、
ポリビニルアルコール、デンプン等の有機粘結剤は、増
粘性のみはあるが、セラミックファイバーの分散性が悪
く、かつセラミックファイバーが固粒になり施工時の延
びが悪く、又、混練物に圧力を加えた場合、セラミック
ファイバーと水が分離し易い欠点を有しているため、ポ
リアクリルアミド系高分子(ポリアクリル酸金属塩)凝
集剤を分散及び増粘剤として用いたものが知られている
(特開昭56−26791号公報参照)。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポリア
クリル酸金属塩を単独で用いた従来の軽量不定形耐火物
では、延びは良くなるものの、べたつきも同時に強くな
り、接着性を阻害し、作業性が低下する不具合がある。
そこで、本発明は、延び性及び接着性を良好にし、作業
性に極めて優れたものとし得る練り土状の軽量不定形耐
火物を提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】前記課題を解決するた
め、本発明の軽量不定形耐火物は、アルミナ−シリカ質
のセラミックファイバー2〜10wt%と、ムライト及
び/又はアルミナ質の耐火性骨材40〜60wt%と、
シリカ微粉0.5〜3wt%と、ベントナイト1.5〜
3wt%と、ポリアクリル酸金属塩0.2〜0.5wt
%と、メチルセルロース0.3〜1.2wt%と、シリ
カ成分10〜50%の溶液状コロイダルシリカ2〜10
wt%と、水20〜40wt%との混練物からなること
を特徴とする。前記セラミックファイバーは、アルミナ
30〜85%、シリカ15〜70%の成分比であること
が好ましい。又、前記耐火性骨材は、最大粒径2.0m
mであることが好ましい。上記軽量不定形耐火物は、所
要量のセラミックファイバー、耐火性骨材、シリカ微
粉、ベントナイト、ポリアクリル酸金属塩及びメチルセ
ルロースを配合混合し、この混合物に所要量の溶液状コ
ロイダルシリカ及び水を添加して混練し、練り土状の混
練物とされる。
【0005】セラミックファイバーは、結晶質と非晶質
とに限らず使用が可能であり、両者を任意の量混合して
使用するのも可能である。セラミックファイバーの形状
は、バルク状、チョップド状、粒状(カール状)等の多
種があるが、何れの形状のものでも使用可能である。し
かし、分散性を考慮すると、解砕の前処理を必要としな
いチョップド状や粒状のものを用いるのが有利であり、
バルク状の物を使用する際には、高速回転ミキサー(例
えば、三井三池ヘンシェルミキサー)やオムニミキサー
(川田製作所)による予備混合が必要となる。セラミッ
クファイバーの化学成分は、結晶状態と共に施工体の耐
熱性を左右する大きな要素であるが、アルミナ(Al2
3 )が30%未満となると、耐火性骨材の純度を上げ
ても耐熱性の点をカバーすることができず、施工体の容
積安定性を低下させる原因となる。又、Al2 3 が8
5%を超えると、ファイバー自体の強度特性に欠けると
共に、コスト高を招き、かつ意図した耐熱性も85%以
下のものとほとんど変わらないという結果しか得られな
いためである。又、セラミックファイバーの添加量が、
2wt%未満であると、線収縮率が大きくなると共に、
施工体そのもののかさ比重が増加する原因となる。又、
10wt%を超えると、添加水量と増加と共に、施工部
位への接着性に欠如する結果を招き、かつ接着作用を促
すための添加剤であるポリアクリル酸金属塩やメチルセ
ルロースの増量を余儀なくされ、耐火物としての特性そ
のものに大きく影響を与えるためである。
【0006】耐火性骨材は、セラミックファイバーに影
響を与えるMgO系やCaO系並びにFe2 3 やNa
2 O,K2 Oを多量に含んだ物以外の使用が可能であ
る。しかし、施工体の耐熱性の面を考慮すると、電融や
焼成によって製造されたAl23 94%以上のアルミ
ナや合成ムライト並びに高アルミナ質の焼成シャモッ
ト、Al2 3 55%以上のアンダリュサイトの使用が
好ましい。耐火性骨材は、最大粒径2.0mmを超える
と、こて塗り施工やパッチング施工(打込み施工)等の
際の作業性が低下する。耐火性骨材の添加量が、40w
t%未満であると、施工体の耐熱特性を低下させる原因
となり易い。又、60wt%を超えると、混練水量が多
くなるため、得られる施工体の強度不足を招くと共に、
水分離の現象が見られるようになり、製品(軽量不定形
耐火物)である混練物の長期保管が困難となる。
【0007】シリカ微粉は、フェロシリコン(Fe−S
i)製造の際に生成するマイクロシリカや溶融シリカ製
造の際に生成するヒュームドシリカが使用される。施工
体の強度発現には前者の添加が好ましく、施工体の作業
性(タレ防止)向上には後者の添加が好ましい。これ
は、前者のシリカは、球形で施工体中に均一に分散し、
焼結性に大きく寄与するためであり、後者のシリカは、
ストラクチャーを形成しているので、微細な繊維の添加
の役割を果たして耐火物の流動停止を促すためである。
なお、両者のシリカは、混合して添加することも可能で
ある。シリカ微粉の添加量が、0.5wt%未満である
と、強度発現並びに作業性の向上は全く認められない。
又、3wt%を超えると、マイクロシリカでは混練物が
流動性を帯びてこて塗りやパッチング施工が困難とな
り、ヒュームドシリカでは混練物の延び性が低下すると
いう結果を招き易くなる。
【0008】ベントナイトは、製品である混練物が粘性
を長期間維持しておく必要があることから、混練物の保
水性や作業性を向上させるために添加される。ベントナ
イトの保水性は、一般的に広く知れ渡っており、トンネ
ル工事やダム工事等の止水材あるいは耐火物モルタルの
保水材として古くから使用されている。混練物は、この
ような保水材が添加されていないと、水分離が発生して
長期保管が不可能となるばかりではなく、接着性や作業
性が著しく低下してこて塗り施工やパッチング施工がで
きなくなる。ベントナイトの添加量が、1.5wt%未
満であると、混練水量が多い混練物ではその効果に乏し
い。又、3wt%を超えると、保水性や作業性は良好な
ものの、収縮率が大きくなって施工体に亀裂を発生させ
る原因となり易い。
【0009】ポリアクリル酸金属塩とメチルセルロース
は、製品である混練物に高い接着強度と延び性を与える
添加剤として用いられるもので、単独による添加では効
力が得難く、両者の併用添加でなければならない。すな
わち、ポリアクリル酸金属塩(例えばポリアクリル酸ナ
トリウム)のみの添加では、混練物の延び性はあるもの
の、べたつきも同時に強くなって接着性を阻害し、作業
性の低下を招く。一方、メチルセルロースのみの添加で
は、接着性はあるものの、延び性を示さず、施工面をこ
て等で仕上げるのが困難となる。ポリアクリル酸金属塩
の添加量が0.1〜0.5wt%、及びメチルセルロー
スの添加量が0.3〜1.0wt%の範囲外となると、
混練物に著しい流動性を与えたり、延び性が消失したり
して施工が困難となる。
【0010】溶液状コロイダルシリカは、施工後の脱水
によりゲル化が進行し、施工体の強度発現に寄与する。
そのシリカ(SiO2 )成分、すなわちSiO2 濃度
は、高くなるにつれて強度が若干ではあるが大きくなる
傾向を示すものの、飛躍的な効果が認められないことか
ら、10〜50%の範囲内であればよく、特に濃度を限
定するものではない。溶液状コロイダルシリカの添加量
が、2wt%未満であると、強度発現に乏しく目的とす
る施工体強度が得られない。又、10wt%を超える
と、シリカのコロ作用により作業性が低下(タレが発
生)するという現象が見られる。
【0011】水の添加量は、含有するセラミックファイ
バーやベントナイトの添加量にもより異なるが、20〜
40wt%の範囲内であればよく、この範囲外である
と、良好な混練状態が得られず、接着性や作業性に大き
な影響を及ぼす。
【0012】軽量不定形耐火物は、所要量のセラミック
ファイバー、耐火性骨材、シリカ微粉、ベントナイト、
ポリアクリル酸金属塩及びメチルセルロースを配合混合
し、この混合物に所要量の溶液状コロイダルシリカ及び
水を添加し、ダルトンミキサーやウェットパンあるいは
シンプソンミキサーによって混練して混練物とするが、
混練時間は、100kgに対して5分間以内、好ましく
は3分間が適正である。混練時間が5分を超えると、セ
ラミックファイバーが短かく解砕されるため、著しく流
動性を帯びたり、作業性の低下や施工体の特性低下(収
縮大)を招く結果となり易いので、十分な注意が必要で
ある。
【0013】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て具体的な実施例と比較例を用いて説明する。 実施例1 Al2 3 成分32%で粒状のアルミナ−シリカ質セラ
ミックファイバー5wt%、耐火性骨材として最大粒径
2.0mmの電融アルミナ25wt%と最大粒径0.1
25mmのアルミナ粉30wt%、シリカ微粉A2wt
%、ベントナイト2wt%、ポリアクリル酸金属塩0.
5wt%及びメチルセルロース0.5wt%を配合し、
これをミキサーで混合した混合物にSiO2 濃度20%
の溶液状コロイダルシリカ5wt%及び水30wt%を
添加し、3分間混練して練り土状の軽量不定形耐火物を
得た。得られた軽量不定形耐火物は、表1に示すよう
に、良好な接着性と作業性を有すると共に、1000℃
の温度での焼成後に、0.97のかさ比重、−0.8%
の線変化率、優れた断熱性及び容積安定性の施工体とな
った。
【0014】
【表1】
【0015】実施例2 Al2 3 成分81%で粒状のアルミナ−シリカ質セラ
ミックファイバー10wt%、耐火性骨材として最大粒
径1.68mmの焼結アルミナ24wt%と最大粒径
0.125mmの合成ムライト20wt%、シリカ微粉
B1wt%、ベントナイト3wt%、ポリアクリル酸金
属塩0.2wt%及びメチルセルロース0.8wt%を
配合し、これをミキサーで混合した混合物にSiO2
度30%の溶液状コロイダルシリカ5wt%及び水36
wt%を添加し、3分間混練して練り土状の軽量不定形
耐火物を得た。得られた軽量不定形耐火物は、表1に示
すように、良好な接着性と作業性を有すると共に、10
00℃の温度での焼成後に、0.92のかさ比重、−
0.5%の線変化率、優れた断熱性及び容積安定性の施
工体となった。 実施例3 Al2 3 成分32%でバルク状のアルミナ−シリカ質
セラミックファイバー5wt%とAl2 3 成分81%
でバルク状のアルミナ−シリカ質セラミックファイバー
3wt%、耐火性骨材として最大粒径2.0mmの合成
ムライト27wt%と最大粒径0.125mmのアンダ
リュサイト25wt%、シリカ微粉B3wt%、ベント
ナイト2wt%、ポリアクリル酸金属塩0.1wt%及
びメチルセルロース1.0wt%を配合し、これをオム
ニミキサーで10分間混合した混合物を混練用ミキサー
に投入し、かつSiO2 濃度30%の溶液状コロイダル
シリカ8.5wt%及び水25wt%を添加し、3分間
混練して練り土状の軽量不定形耐火物を得た。得られた
軽量不定形耐火物は、表1に示すように、良好な接着性
と作業性を有すると共に、1000℃の温度での焼成後
に、0.95のかさ比重、−0.7%の線変化率、優れ
た断熱性及び容積安定性の施工体となった。
【0016】実施例4 Al2 3 成分81%でバルク状のアルミナ−シリカ質
セラミックファイバー2wt%、耐火性骨材として最大
粒径1.0mmのアンダリュサイト25wt%と最大粒
径0.125mmの合成ムライト35wt%、シリカ微
粉B3wt%、ベントナイト3wt%、ポリアクリル酸
金属塩0.5wt%及びメチルセルロース1.0wt%
を配合し、これをオムニミキサーで5分間混合した混合
物を混練用ミキサーに投入し、かつSiO2 濃度30%
の溶液状コロイダルシリカ2.5wt%及び水29wt
%を添加し、3分間混練して練り土状の軽量不定形耐火
物を得た。得られた軽量不定形耐火物は、表1に示すよ
うに、良好な接着性と作業性を有すると共に、1000
℃の温度での焼成後に、1.08のかさ比重、−0.9
%の線変化率、優れた断熱性及び容積安定性の施工体と
なった。 実施例5 Al2 3 成分32%で粒状のアルミナ−シリカ質セラ
ミックファイバー8wt%とAl2 3 成分81%で粒
状のアルミナ−シリカ質セラミックファイバー2wt
%、耐火性骨材として最大粒径2.0mmの電融アルミ
ナ15wt%と最大粒径1.0mmのアンダリュサイト
10wt%と最大粒径0.125mmのアンダリュサイ
ト20wt%、シリカ微粉A0.5wt%とシリカ微粉
B1.5wt%、ベントナイト1.5wt%、ポリアク
リル酸金属塩0.3wt%及びメチルセルロース1.2
wt%を配合し、これをミキサーで混合した混合物にS
iO2 濃度20%の溶液状コロイダルシリカ5wt%及
び水35wt%を添加し、3分間混練して練り土状の軽
量不定形耐火物を得た。得られた軽量不定形耐火物は、
表1に示すように、良好な接着性と作業性を有すると共
に、1000℃の温度での焼成後に、0.93のかさ比
重、−0.8%の線変化率、優れた断熱性及び容積安定
性の施工体となった。 実施例6 Al2 3 成分32%でバルク状のアルミナ−シリカ質
セラミックファイバー4wt%とAl2 3 成分81%
で粒状のアルミナ−シリカ質セラミックファイバー4w
t%、耐火性骨材として最大粒径1.68mmの焼結ア
ルミナ22wt%と最大粒径0.125mmのアルミナ
粉30wt%、シリカ微粉B0.5wt%、ベントナイ
ト3wt%、ポリアクリル酸金属塩0.2wt%及びメ
チルセルロース0.3wt%を配合し、これをオムニミ
キサーで10分間混合した混合物を混練用ミキサーに投
入し、かつSiO2 濃度30%の溶液状コロイダルシリ
カ10wt%及び水26wt%を添加し、3分間混練し
て練り土状の軽量不定形耐火物を得た。得られた軽量不
定形耐火物は、表1に示すように、良好な接着性と作業
性を有すると共に、1000℃の温度での焼成後に、
0.94のかさ比重、−0.6%の線変化率、優れた断
熱性及び容積安定性の施工体となった。
【0017】比較例1 Al2 3 成分32%で粒状のアルミナ−シリカ質セラ
ミックファイバー5wt%及び耐火性骨材として最大粒
径2.0mmの電融アルミナ40wt%と最大粒径0.
125mmのアルミナ粉30wt%を配合し、これをミ
キサーで混合した混合物にSiO2 濃度20%の溶液状
コロイダルシリカ5wt%及び水20wt%を添加し、
3分間混練して練り土状の軽量不定形耐火物を得た。得
られた軽量不定形耐火物は、表2に示すように、接着性
が不可で施工体を得ることができなかった。又、100
0℃の温度での焼成後に、−0.3%と比較的低い線変
化率を示すものの、1.22と比較的高いかさ比重を示
した。
【0018】
【表2】
【0019】比較例2 Al2 3 成分81%で粒状のアルミナ−シリカ質セラ
ミックファイバー10wt%、耐火性骨材として最大粒
径1.68mmの焼結アルミナ24wt%と最大粒径
0.125mmの合成ムライト20wt%及びシリカ微
粉B5wt%を配合し、これをミキサーで混合した混合
物にSiO2 濃度30%の溶液状コロイダルシリカ5w
t%及び水36wt%を添加し、3分間混練して練り土
状の軽量不定形耐火物を得た。得られた軽量不定形耐火
物は、表2に示すように、接着性が不可で施工体を得る
ことができなかった。又、1000℃の温度での焼成後
に、−0.3%と比較的低い線変化率を示すものの、
1.18と比較的高いかさ比重を示した。 比較例3 Al2 3 成分32%で粒状のアルミナ−シリカ質セラ
ミックファイバー10wt%、耐火性骨材として最大粒
径0.125mmのアンダリュサイト33wt%、シリ
カ微粉1wt%、ベントナイト3wt%、ポリアクリル
酸金属塩1.0wt%及びメチルセルロース2.0wt
%を配合し、これをミキサーで混合した混合物にSiO
2 濃度30%の溶液状コロイダルシリカ2wt%及び水
50wt%を添加し、3分間混練して練り土状の軽量不
定形耐火物を得た。得られた軽量不定形耐火物は、表2
に示すように、1000℃の温度での焼成後における線
変化率及びかさ比重が実施例1〜6と同等であるもの
の、接着性に難があると共に、延び性に劣り、又、ある
一定の厚みになるとタレ落ちるという現象が生じ、施工
体に必要とされる50mm以上の厚さの施工が不可能で
あった。
【0020】比較例4 耐火性骨材として最大粒径2.0mmの合成ムライト4
0wt%と最大粒径0.125mmのアルミナ粉30w
t%、シリカ微粉A2wt%、ベントナイト2wt%、
ポリアクリル酸金属塩0.5wt%及びメチルセルロー
ス0.5wt%を配合し、これをミキサーで混合した混
合物にSiO2 濃度20%の溶液状コロイダルシリカ5
wt%及び水20wt%を添加し、3分間混練して練り
土状の不定形耐火物を得た。得られた不定形耐火物は、
表2に示すように、延び性が良好であったものの、比較
例3と同様に施工時にタレの発生が認められ、所要の厚
みが得られなく、かつ施工厚が薄いにもかかわらず、施
工体に巾5〜10mmの亀裂の発生が認められた。又、
1000℃の温度での焼成後に、−0.6%と比較的低
い線変化率を示すものの、2.32と比較的高いかさ比
重を示し、軽量不定形耐火物とは言えない特性値であっ
た。 比較例5 Al2 3 成分81%で粒状のアルミナ−シリカ質セラ
ミックファイバー10wt%、耐火性骨材として最大粒
径1.68mmの焼結アルミナ24wt%と最大粒径
0.125mmの合成ムライト20wt%、シリカ微粉
B1wt%、ベントナイト3wt%及びポリアクリル酸
金属塩0.2wt%を配合し、これをミキサーで混合し
た混合物にSiO2 濃度30%の溶液状コロイダルシリ
カ5wt%及び水36wt%を添加し、3分間混練して
練り土状の軽量不定形耐火物を得た。得られた軽量不定
形耐火物は、表2に示すように、1000℃の温度での
焼成後における線変化率及びかさ比重が実施例1〜6と
同等であるものの、接着性が不可であると共に、延び性
に劣り、かつベタツキによるタレ落ちが発生して施工体
を得ることができなかった。 比較例6 Al2 3 成分81%で粒状のアルミナ−シリカ質セラ
ミックファイバー10wt%、耐火性骨材として最大粒
径1.68mmの焼結アルミナ24wt%と最大粒径
0.125mmの合成ムライト20wt%、シリカ微粉
B1wt%、ベントナイト3wt%及びメチルセルロー
ス0.8wt%を配合し、これをミキサーで混合した混
合物にSiO2 濃度30%の溶液状コロイダルシリカ5
wt%及び水36wt%を添加し、3分間混練して練り
土状の軽量不定形耐火物を得た。得られた軽量不定形耐
火物は、表2に示すように、1000℃の温度での焼成
後における線変化率及びかさ比重が実施例1〜6と同等
であり、又、接着が可能であり、かつタレの発生が無い
ものの、表面仕上げ作業の際の延び性に欠如し、表面部
へシワの発生が認められた。更に、施工24時間後に固
部を観察したところ、上記シワ部に亀裂の発生が認めら
れた。
【0021】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の軽量不定
形耐火物によれば、ポリアクリル酸金属塩の添加によっ
て延び性が付与される一方、メチルセルロースの添加に
よって接着性が付与されるので、作業性及び施工後の状
態を極めて優れた練り土状のものとすることができる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 F27D 1/00 F27D 1/00 G

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 アルミナ−シリカ質のセラミックファイ
    バー2〜10wt%と、ムライト及び/又はアルミナ質
    の耐火性骨材40〜60wt%と、シリカ微粉0.5〜
    3wt%と、ベントナイト1.5〜3wt%と、ポリア
    クリル酸金属塩0.2〜0.5wt%と、メチルセルロ
    ース0.3〜1.2wt%と、シリカ成分10〜50%
    の溶液状コロイダルシリカ2〜10wt%と、水20〜
    40wt%との混練物からなることを特徴とする軽量不
    定形耐火物。
  2. 【請求項2】 前記セラミックファイバーが、アルミナ
    30〜85%、シリカ15〜70%の成分比であること
    を特徴とする請求項1記載の軽量不定形耐火物。
  3. 【請求項3】 前記耐火性骨材が、最大粒径2.0mm
    であることを特徴とする請求項1又は2記載の軽量不定
    形耐火物。
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