JPS5863770A - 結合剤 - 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】 本発明は耐火、耐熱性結合剤に関する。

耐火物分野に於ける結合剤の歴史は古く、水ガラス、シ
リカゾル、アルミナゾル、塩基性塩化アルミニウム、ア
ルミナセメント、各種りん酸塩等多くの結合剤が開発さ
れ、実用に供されている。

これらのうち、水ガラスはアルカリ金属を含有し、高温
に於ける結合強度の低下がみられ、シリカゾル、アルミ
ナゾルは特殊な用途はあるものの一般的に低高温全領域
に亘り結合強度が不足である。

また塩基性塩化アルミニウムは、優れた結合剤ではある
が、高温時に塩素、ガスを発生し１作業上好ましくなく
、アルミナセメントは中酸性骨材に使用するときはかな
りの使用量を必要とし、その結果成形物はカルシウムを
多含することとなり、低融点物質が生成する。りん酸塩
について云えば、この結合剤は近年開発された強度的に
も優れた結合剤であるが例えば、炉壁の結合剤として使
用するときはりん酸成分が容易に不純物として混入する
等の問題がある。

即ち、いずれの結合剤にも一長一短があり、被結合物あ
るいは用途の厳格な選択を余儀なくされ、あるものは結
合剤の安定性、作業性等にもかなりの考慮を払わねばな
らない。

また、ギ酸、酢酸、シュウ酸、クエン酸等の有機酸のア
ルミニウム塩単独、あるいは他の結合剤との併用も試み
られたが、酸性が強く、被結合物との反応が激しく充分
な結合強度が得られないのみならず、殊に被結合物が鉄
製である場合、腐食問題を生じ好ましくない。かかる現
状に鑑み本発明者らは研究を重ねた結果アルミニウム乳
酸塩が優れた結合強度を発現することを見い出し、本発
明を完成したものであって、殊に耐火、耐熱性に優れた
新規な結合剤を提供せんとするものである。

本発明に於けるアルミニウム乳酸塩とは、０ Ａｚ＊ＯａＡ、酸（モル比）０．２〜槍伊の組成を有す
るものである（以下−基性乳酸アルミ＝ウム」という）
。

この塩基性乳酸アルミニウムは塩化アルミニウム、硫酸
アルミニウム、硝酸アルミニウム、塩基性塩化アルミニ
ウム等水可溶性アルミニウム塩とアルカリ金属あるいは
、アンモニウムの炭酸塩、重炭酸塩等を反応させ、また
はアルミン酸アルカリと炭酸ガスとを反応させ、生成沈
澱するアルミナ水和物を乳酸に溶解することにより製造
することができ、その塩基度はアルミナ水和物と乳酸の
使用割合を調整することにより、上記範囲内で任意のも
のを製造することができる。

また上記炭酸塩に代えて、水酸化アンモニウム、水酸化
ナトリウムを使用することもできるまた本発明の塩基性
乳酸アルミニウムはｉ酸アルミニウムと乳酸または乳酸
アルミニウムの混合溶液にカルシウム化合物、バリウム
化合物等の水不溶性硫酸塩を形成する化合物を添加する
ことによっても製造することができる。

本発明の塩基性乳酸アルミニウムの塩基度はＡ／、　Ｏ
〆乳酸（モル比）０．９以上の　ものを所望するときは
、水熱処理によるべきである。

即ち、０．９以上の塩基性乳酸アルミニウムを得るため
に常圧下で加熱反応させるときは得られる溶液は乳白色
の溶液又は白濁溶液となり、充分な結合効果を発揮し得
ない。水熱処理温度としては１２０〜２２０°Ｃが好適
である。Ａ４，０゜／乳酸（モル比）０．２〜０．９の
塩基性塩は常圧下、沸点以下の温度でも充分製造するこ
とができる。

而して、本発明に於て、Ａ　ｚ　ｍ　Ｏｓ／ｆＬ酸（モ
ル比）０．２〜２０を好適であるとする理由は、０，２
以下の場合は酸強度が強くなゲ、殊に被結合物か塩基性
の場合反応が激しく、作業性が悪くなる。

また一般に結合強度も低い。更にこ乳酸は高価であるか
ら経済上も好ましくない。

他方、ｋｌ、Ｏ，／乳酸（モル比）２．０以上は安定な
溶液が得られずコロイド状になり従って、これを用いて
も高強度の結合物を期待することはできない。

本発明の理解を容易にするため具体例を挙げて説明すれ
ば次の通りである。

具体例１゜ 粒度構成２．０〜０．５　ｍＡｎ　ｓ　５０　部、０．
５　”　０．８８　ｍＡ；１５部、０．０８８　”／ｍ
以下：６５部の仮焼ボーキサイト骨材に下記の結合剤を
Ａｌ、Ｏ，として０．７７重量％、Ｓ１０．とじて０．
７７重量９６（何れも外割り）添加し、混練した後２０
ｘ２０ｘ８０ｍ／ｍの金型枠に入れ３［］Ｑｌ＊、ＪＸ
３０秒でプレス成形し、成形体を得た。

この成形体を１１０°Ｃで２４時間乾燥し、次表の４ｋ
ｍ強度を測定しへ。その結果は次の通りである。

第１表 第　　２　　表 ※）Ｉ＆１　　塩基性乳酸アルミニウム組成Ａ１ｍｏａ
　−１６，２０％、　乳酸　２６．６％・Ａ′″０°凍
酸（モル比）・０．５ 屋２塩基性塩化アルミニウム組成 Ａ／＊Ｏｓ　、　２４．０％、　ｃｔ　、　ａ、４ｍ。

ＡＺｔＯｓ／ＣＩ（モル比）１．０ Ａ′５　　シリカゾル組成 ｓｉｏ、、　　２０．２％ 高４　アルミナゾル組成 ’４ｍＯｓ　、　１０．１％　、酢酸＝２，１％Ａ／”
０′／酢酸（モル比）　、　２．８本発明結合剤は上表
から明らかなように、これまでの結合剤に比しかなり改
善された結合強度を示すがそれでも、用途によっては必
ずしも十分とは云難い。即ち、塩基性乳酸アルミニウム
はｓｏｏ”ｃ〜１２００°Ｃでの強度が相対的に低い傾
向を示す。

そこでこの領域における結合強度を高めるべく、鋭意研
究を重ねた結果、塩基性乳酸アルミを粒径１０μ以下の
シリカ含有物質と併用するときは一段と結合力が増大す
ることを確認した。

即ち、本願第２番目の発明は塩基性乳酸アルミニウムと
シリカ含有物質とからなる結合剤に関する。この発明に
使用するシリカ含有物質としてはシリカゾル、ケイ酸微
粉末ルイ、シリカフラワー等を例示することができるが
、１０μ以下のシリカ含有物質が望ましい。

而して、塩基性乳酸アルミニウムとシリカ含有物質との
使用割合に関して云えば、塩基性乳酸アルミニウムの塩
基度、シリカ含有物質の種類、用途により異なるが概ね
、塩基性乳酸アルミ＝　＋７　ム（Ｄ　Ａｚ、Ｏ，ニ対
し、ＳｉＯ，／Ａｚ、Ｏ，（モ／ｌ／比）で２．０以下
である。

次に木簡２の発明の効果に関して述べれば、次の通りで
ある。

具体例２ 粒度構成４〜２．０％：３０部、２．０〜０．５％；２
０部、０．５〜０．１％；１０部、０．０７４％以下＋
４０部のハイアルミナ骨材にＡ１ｍ０．７￥１．酸（モ
ル比）０．６７゜Ａ４，０．１１．６％の塩基性乳酸ア
ルミニウム水溶液をＡｚ、０．として０．８７％、平均
沈降粒子径２．６μのシリカフラワーを８１０８として
１％加え、プレス条件を２５０　”Ｉ／ａＡ　ｘ　１分
としたことを除いては具体例１と同様の方法により成形
体を製造した。

この成形体の熱間曲げ強度を測定した結果、第３表の通
りであった。

第　　６　　表 上表からシリカ含有物質の使用により約１．５〜４．０
倍に結合強度が増大することが判る。

次に本第６番目の発明は塩基性乳酸アルミニウムとアル
カリ土類金属含有物質とからなる結合剤に関する。

塩基性乳酸アルミニウムとシリカ含有物質の併用′によ
り塩基性乳酸アルミニウム単味に比べて著しく強度が改
善されることを確認したが、被結合物が塩基性である場
合尚、問題がある。

本発明は被結合物が中酸性である場合は勿論、塩基性物
質に於ても更に強度を高める結合剤を提供せんとするも
のである。

この発明に使用するアルカリ土類金属含有物慣としては
生石灰、消石灰、石こう、塩化カルシウム、乳酸カルシ
ウム、ギ酸カルシウム、炭酸カルシウム、水酸化バリウ
ム、炭酸バリウム、塩化バリウム等を列挙することがで
きるが、これらに限定されるものでない。

これらアルカリ土類含有物質は固体状で使用し′てもよ
いし、溶液あるいは懸濁状態で使用してもよい。尚、ア
ルカリ土類金属含有物質は粒度の小さいもの程好ましい
がシリカ含有物質程厳格ではない。而して、塩基性乳酸
アルミニウムに対するこれらの使用割合は塩基性乳酸ア
ルミニラムの塩基度、アルカリ土類金属含有物質の種類
、被結合物質の種類、用途等により異なるが、大略塩基
性乳酸アルミニウムのＡｌ　ｔ　Ｏｍに対して、ＭＯ（
Ｍはアルカリ土類金属を示す。）として２０％以上であ
る。

そこで、本発明の最も顕著な効果を具体的に示せば次の
通りである。

具体例６ 粒度構成５．０〜２．０％＝４０部、２．０〜ｉ、ｏ％
　；、１０部、１．０〜０ｏ２５％；１５部、０．１４
９％以下：６５部、のマグネシャクリンカ−にＡＩＭＯ
ｓ／乳酸（モル比）　０．３３　、　ｈｚ愈ｏｓ濃度１
ｏ、４％の塩基性乳酸アルミニウム溶液をＡ４，０．と
して１．２０％添加したもの、同組成の塩基性乳酸アル
ミニウム溶液をＡｊｉｒｏｍとして０．６８％とシリカ
ゾルを８１０□として０．５２９６添加したもの及び同
組成の塩基性礼讃アルミニウム溶液をＡＩ！＊ｏｓとし
て１．２％と水酸化カルシウム１．２４を添加したもの
について２０　ｘ　２Ｑ　ｘ　８０％の金型枠に、流し
込み１日放置後これを脱型し、１１０°Ｃで８時間乾４
表の通りである。

第　　４　　表 即ち、塩基性乳酸アルミニウムと水酸化カルシウムを併
用することにより、著しく結合強度が改善される。

本発明塩基性乳酸アルミニウムは、溶液としては勿論の
こと粉末としても使用できる。溶液から粉末を製造する
場合、Ｉ！ｊｊ′霧乾燥、真空乾燥、通気乾燥、凍結乾
燥等任意の乾燥手段を採用することができるがその乾燥
温度は溶解性、結合力の関係から２００°Ｃ以下が望ま
しい。

これまで主に耐火物用結合剤としての特性に関して述べ
たが、本発明はこれに限定されるもパーミキンライト、
ゼオライト等各種骨材の結合剤、アスベスト、ロックク
ール、ガラス繊維、アルミノシリケート繊維、炭素繊維
等天然、人工の各種繊維、アルミナ、シリカ等各種触媒
、木材、鉄板、セラミック材等のコーテイング材にも使
用することができ、必要に応じマグネシア、ドロマイト
、クロム酸、アルミナ水和物、塩基性硫酸アルミニウム
、水ガラス、アルミン酸ナトリウム、等の硬化剤を併用
してもよく、アルミナ、石綿、雲母、′ベンガラ、タル
ク、ジルコンフラワー、硫酸バリウム、酸化チタン、ス
ピネル等の充填剤を併用してもよい。

、以下ｔこ本発明の実施例を挙げて説明する。

尚、本発明に於て、％は特に断らない限り重量％を示す
。

実施例１゜ アルミナ中空粒の粗粒５０部、焼成アルミナ中粒１５部
、αアルミナ微粒３５部にヘキサメタリン酸ソーダ０．
０５部、Ａｘｉｏｍ／乳酸（モル比）０．２８部、Ａｌ
　＃　Ｏ＊　９．７％の塩基性乳酸アルミニウム水溶液
２０部を添加混練した後、４Ｄｘ４０ｘ１６０％の金型
枠に入れ、木製へらで搗き固めた。この成形物を６００
０で２４時間保持した後脱型した。得られた成形体を１
４００°Ｃで２時間焼成し、冷間曲げ強度、圧縮強度を
測定した結果、それぞれ、１８　’ｌ／ｅｌｌ　ｓ、９
５１ｆ／ｃ、家であった。

実施例２゜ ろう石（４〜１％６０部、０．１４９〜０．０７４％１
０部、０．０７４％以下５部）とジルコン（１〜０．１
４９％５部’、０．１４９〜０．０７４％３０部、０．
０７４％以下２０部）を混合した骨材１００部に乾式法
により製造したけい酸微粉末（−次平均粒子径２０Ｗｙ
ｔ）２部、リグ＝・＝唱・酸ソーダ０．０５部、Ａ／＊
Ｏｍ／乳酸（モル比）　１．２．　Ａ４ｘＯｓ　４５．
４４の塩基性乳酸アルミニウム粉末４部、水７．５部を
加え混練した後、これを４０Ｘ４０Ｘ１６０ＳＩ−の金
型枠に入れ、流動性を保持する程度に微量の水を添加し
ながら振動成形した。これを金型枠のまま、１０５°Ｃ
で２４時間乾燥した後脱型し、１４００’ｃで　１時間
焼成したときの熱間曲げ強度を測定した結果２０ＩｆＡ
Ｊであった。

実施例６ 組成Ｍｇｏ６０％、　Ｃｒ、０．１５％＋　”＊Ｏｓ　
５９６　。

ＡＩ！ｔＯｉ　１５９６．　ｓｉｏ、　３９６のマグク
ロ骨材１００部に二水石こう４部、Ａｌ、０．／乳酸（
モル比）０．４１゜Ａｌ＊Ｏ−１１，５９６の塩基性乳
酸アルミニウム水溶液とｓｉｏｗ　２０．２９６のシリ
カゾルを重量比で６：１に混合した溶液１１部を添加混
線し、実施例１と同一の金型枠に流し込み成形した。こ
の成形物は約６時間後に硬化した。これを２０時間室温
で放置後、脱型し、ｉ　ｉ　ｏ　’ｃで２４時間乾燥し
た。この乾燥物の１０００°Ｃ、１２００”Ｃ、１４０
Ｃｊ’Ｃの各温度に於ける熱間曲げ強度はそれぞれ２４
，１３．８”／Ｊであった。尚、塩基性乳酸アルミニウ
ム溶液に代えて、下記の有機酸アルミニウム溶液を用い
、成形体の製造を試みたが瞬結し、作業時間を確保する
ことができず、成形体を製造することができなかった。

実施例４ 電融アルミナ粗粒５０部、電融アルミナ中粒１０部、炭
化けい素粗粒５部、炭化けい素微粉２７部。

黒鉛６部、αアルミナ微粉５部からなる骨材１００部に
ＡＩ！諺０８／乳酸（モル比）ｉ、Ｑ、Ａム０．４２．
３％の塩基性乳酸アルミニウム粉末４部及び水７部を添
加し、混練し、ランマーで１０打して、５００Ｘ５５％
の成形体を製造した。この成形物の１４００’ｃ。

２時間焼成後の圧縮強度は２３ｏｘｅ７ａｙｔ−６あっ
た。

実施例５ マグネシアクリンカ−８５部、黒鉛１５部にエチルシリ
ケート６．５部を加え、よく混合した後、ギ酸カルシウ
ム２０部及びＡｌｔｏｓ／乳酸（モル比）０．６５　、
　ＡＺ、ｏ、　１２．１　％　ノ塩基性乳酸アルミニウ
ム水溶液７．５部を添加混練後、４０ｘ２０ｘ８０％の
金型枠に入れ、３０１／ｄで１分間プレス成形した。

得られた成形体を１１０″Ｃで２４時間乾燥した後コー
クス中に埋め込み、１２００°Ｃに設定した電気炉中に
入れ、２時間保持した後、炉冷し１強度を測定した結果
、曲げ強度は４６Ｋｅ／ｄｒ、圧縮強度は３９０即肩で
あった。

実施例６ ８に３５シヤモツト　（粗粒５０部、細粒１０部。

微粒４０部）に水酸化バリウム１部、カオリン１部（平
均粒径６．８μ）、とりゲニンスルホン酸カルシウム０
，０５部、を混合し、更にＡＺ、Ｏ，／乳酸（モル比）
　０．４５　、　Ａ４，０．１０．７％の塩基性乳酸ア
ルミニウム１′５部を添加混練し、２０ｘ２０ｘ８０％
の金型枠に流し込み成形した。

これを２４時間後に脱型し、１２００°Ｃ，１４００°
Ｃで１時間焼成後の熱間曲げ強度を測定した結果それぞ
れ１８にｙ／ａＲ、１０Ｋｐ／ｃＪであった。

実施例７ マグネノアクリンカー１０部、ＭｇＯ，Ａｊ’＊Ｏｓ　
スピネル８８部、炭酸カルシウム２部、蛇紋石（平均沈
降粒子経８μ）２部を混合した後、ＡムＯ，／￥Ｌ酸　
（モル比）　０．３７．　Ａｚ、０８１０．３％の塩基
性乳酸アルミ扁つム水溶液７部を添加混練し、２０Ｘ２
０×８０％の金型枠に入れ、２０いヴ一のプレス圧で成
形した。　　゛ 成形体は１０５°Ｃで２４時間乾燥した後１２００’Ｃ
，１４００°Ｃで１時間保持後の熱間曲げ強度を測定し
た結果、それぞれ１８即／ｃｒＲ、１０ｌｆ／ｄ（であ
った。

実施例８ ＡＺ、ＯＩ／乳酸（モル比）　　１．９　、　Ａｚ、０
．７．５４１７）［基性乳酸アルミニウム水溶液とＳｉ
０．２［］、２％のシリカゾルを重量比で１＝１に混合
した溶液１００部に６５０メツシユパスの穐石粉２５部
、ジルコン７：５７−２５部０石綿１０部を添加した後
、ニーグーを用いてよく混練し、結合剤を製造した。

を圧着し、１５０°Ｃで２時間乾燥したところよく接着
していた。

これを常温水に１０日間浸漬した後なよく接着していた
。

また、上記、結合剤を１５０Ｘ１５０％の鋼板に塗布し
、この上ｔこ１５０Ｘ１５０Ｘ？０％のケイカル系耐火
板を圧着し、１１０’Ｃで８時間乾燥した後、バーナ炎
をこ直接１時間接触させたが、両者はよく結合し異状は
全く認められなかった。

実施例９ １０Ｘ１０ｔｓに切断した石綿紙ｔこＡ／、Ｏ〆乳酸（
モル比）　０．８’、　’４ｍ０ａ　１１．０％の塩基
性乳酸アルミニウムｈ液をスゲレイ塗布し、５．ＯＯｏ
Ｃで６分間熱処理した後、更にｓｉｏ、　２０．１９６
のシリカゾルをスプレィ塗布し、５００″Ｃで６分間熱
処理した。

得た。

実施例１Ｄ Ａ／電０．／乳酸モル比１．５５．ＡムＯｓ　８．５％
の塩基性乳酸アルミニウム水溶液１００部に、消石灰１
０部を懸濁させた懸濁液１００ｇにロックウール繊維ｔ
ｏｏｏ＊ｅを添加混合した後、２００Ｘ２００ｘ２０％
の金型枠を用い、２０ｒ４／ｃＪで成形した。このもの
を脱型後、６０°Ｃで２４時間乾燥し、ロックウール板
を製造した。この板はロックウール繊維がよく接着され
ており、毛羽量のないものであった。

特許出願人　　多木化学株式会社

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （１）　　アルミニウム乳酸塩からなる結合剤（２）　
   　アルミニウム乳酸塩とシリカ含有物質とからなる結合
   剤 （３）　　アルミニウム乳酸塩とアルカリ土類金属含有
   物質とからなる結合剤