JPS60161369A - 耐火物用バインダ− - 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】 本発明は新規にして有用なる耐火物用バインダーに関し
、さらに詳細にはフェノール樹脂に対して特定量のポリ
ビニルアセタール樹脂を配合、もしくは変性して成る高
強度の耐火物用バインダーに関する。

近年、アルミナ、炭化珪素、マグネシア、ドロマイト、
黒鉛または金属珪素などの耐火物原料にバインダーとし
てフェノール樹脂を使用し、成形、°乾燥、焼成などの
工程を経て製造された耐火物が、生として、＃闇金属あ
るいはスラグに接する部位に使用されている。フェノー
ル樹脂バインダーは残炭性が高く、１００〜２００℃の
比軟的低温での加熱で硬化し、更に高温での加熱により
炭素結合あるいは金属炭素結合を形成する。これらの炭
素質結合は黒鉛など耐火物原料などの性質と相俟って耐
蝕性の良い耐火物を構成する。

しかしながら、かかるフェノール樹脂バインダーを含む
耐火物も使用条件が過酷となり、同時に耐火物の耐久性
が益々要求されるに従い、必ずしも充分でなくなってき
ている。特に、浴融金属が投入された場合のごとく、耐
火物に対して機械的衝撃あるいは熱的衝撃が加わった時
に割れや欠落を起こすことが問題となっている。このよ
うな割れや欠落は、耐火物の結合部分より発生すること
がら、高強度の結合を形成し得る耐火物用バインダーの
開発がめられている。

以上のような技術的背景から本発明者らは高強度の質結
合を形成し得る耐火物用バインダーを得るべく鋭意研究
した結果、ポリビニルアセクール樹脂で変性したフェノ
ール樹脂により所期の目的が達せられることを見い出す
に及んで、本発明を完成させるに到った。

すなわち、本発明はフェノール僧Ｊ１０の固形分１００
重量部に対して、ポリビニルアセクール樹脂？固形分０
．５〜１０重Ｍ部で変性してなる耐火物用バインダーを
提供するものである。

本発明のｌ大物用バインダーは、フェノール樹脂の反応
途中または反応後にポリビニルアセクール樹脂を加えて
均一に爵解あるいは分散させて得られる。

ポリビニルアセタール樹脂とは、ポリビニルアルコール
、またはポリ１１１ビニルの如きポリビニルエステル類
のｓ分けん化物中の水酸基の一部がアルデヒド類との動
台によってアセタール化されたものであって、そのうち
代表的７よものとしてはポリビニルホルマールまたはポ
リビニルブチラールなどが挙げられる。

他方、フェノール樹脂としては、フェノール類とアルデ
ヒド類とをアルカリ性触媒下に反応させて得られるレゾ
ール型と、酸性触媒下に反応させて得られるノボラック
型とのいずれでも使用でき、また、必要に応じて、架橋
剤としテノへキサメチレンテトラミンを添加する。

まず、上記フェノール類としてはフェノール、クレゾー
ル、キシレノール、ノニルフェノールまたはレゾルシン
などが、または上記アルデヒド類としてはホルムアルデ
ヒド、パラホルム、ポリオキシメチレン、アセトアルデ
ヒドまたはフルフラールなどが代表的なものとして埜げ
られる。

また、メラミンもしくは尿素などのアミン化合物、楯蚕
、リグニンまたはピッチなどにより変性されたフェノー
ル樹脂も使用できるし、さらにまた、逃當、当該フェノ
ール樹脂に用いられるような水、メチルアルコール、エ
チルアルコール、エチレングリコール、酢酸エチルまた
はジブチルフタレートなどの＃剤を含有してもよいこと
は勿ｉＱである。

本発明θ鴻、１大物用バインダーにおいて、ポリビニル
アセタール樹脂の固形分の鎗はフェノール樹脂の固形分
１００重量部に対して０．５−Ｌ１０重址部、好ましく
は１〜８重蓋部が適当である。０５貞欺部よりも少ない
場合には十分な強度向上が発揮されなく、逆に１０重蓋
都よりも多い場合には、当該バインダーの残炭性が低下
して強度が低下する傾向になり好ましくない。

従来の耐火物用のフェノール樹脂バインダーにおいては
、液状フェノール樹脂と松禾状フェノール樹脂との併用
系のとと＜２ｍ以上のフェノール樹脂か必要に応じて使
用されるが、本発明の耐火物用バインダーにおいてもこ
のような使用が可能である。かかる場合には、少くとも
１糧のフェノール樹月旨にポリビニルアセタール樹月旨
で変性されたフェノール樹脂が使用されておれは良く、
前述のポリビニルアセタール樹脂の飯の範回は、すべて
のフェノール樹脂の固形分電に対して適用される。

かくして得られる本発明の耐火物用バインダーを使用す
ることにより、強度が高く、したがって、実用時の割れ
や欠落を起し難い耐火物ｒ得ることができる。さらに、
耐火物の製造工程においても割れを発生し難（、歩留り
の向上に寄与することができる。

かかる効果を発揮する理由として次の事柄をあげること
ができる。

先ず、耐火物を製造する成形時に本発明の耐火物用バイ
ンダーが従来のフェノール樹脂バインダーと比べて強い
粘結方を発現し、成形時のクラックの発生が無く、同時
に高密度の成形物か得られるので、耐火物の高強度に寄
与するとともに、耐火物の製造時の歩留り向上に寄与す
る。。

次に、本発明の耐火物用バインダーがｇ靭性２持つ炭素
貞結合を形成するものと推定することができる。一般に
フェノール樹脂バインダーが耐火物中に使用されて３５
０℃以上に加熱されると、フェノール樹脂は分解反応、
再結合反応？繰り返しながら炭素及結合を形成する。本
発明の耐火物用バインダーにあっては、炭素結合を形成
する反応に際し、ポリビニルアセタール樹脂に含まれる
水酸基や、ポリビニルアセタール樹脂の分解により発生
するアルデヒド（例：ポリビニルブチラールの場合には
ブチルアルデヒド）が関与して、フェノール樹脂とポリ
ビニルアセタール樹脂とが一体化した強靭性を持つ炭素
實結合が得られる。かかる炭系實結合は応力がかかった
場合に、これを吸収し易く、したがつ゛Ｃ，微小クラッ
クを発生し創（、耐火物の高強度に寄与したものと推定
できる。

なお本発明の耐火物用バインダーを用いる耐火物は従来
のフェノール樹脂バインダーを用いる耐火物の場合に準
じる方法で得られる。即ち、耐火Ｉ料に本発明の耐火物
用バインダーを加え、更に必要に応じて他のバインダー
成分、あるいは添加剤を加えた耐火物組成物の常法に従
って適宜混線、成形、乾燥あるいは焼成を経て得られる
。本発明の耐火物用バインダーの使用蓋は、耐火物の形
態や目的により％ボされるが通常耐火材料１００重ＭＶ
Ａに対してバインダー固形分で２〜２０重蓋部である。

上記の耐火材料としては、特に制限はないが、マグネシ
ア、クロム、スピネル、ドロマイト、カルシア、アルミ
ナ、シリカ、シャモット、ムライトまたはジルコニア等
の塩基性、中性もしくは酸性の酸化物；炭化珪素まｌこ
は炭化チタンなどの炭化物；窒化珪素または窒化はう素
などの望化物；あるいは鱗状黒鉛、人造黒鉛、石炭粉、
コークスまたはカーボンブラックなどの炭素實材料が代
表的なものとして挙げられる。

これらの耐火材料の形状には粗粒から微粉に至り捕々の
粒径のものがあり、又、耐火物の形態、使用目的により
従来より行なわれているように１棟または２棟以上の耐
火材料が使用される。

而して、本発明の耐火物用バインダーの用途としては、
病炉、転炉、混銑車、取鍋、タンディツシュまたはノズ
ルなどなはじめとした爵融金篇に接するあらゆる部分の
耐火物に使用されるバインダーとして向けられる。

なお、本発明の耐火物用バインダーには、必要に応じて
その他のバインダー成分を併用することができるが、か
かるバインダーの代表例としてコールタール、カットバ
ックタール、石炭ピッチもしくはスルホン化石炭ピンチ
などの石炭ピッチ訪導体または石油ピッチもしくは熱処
理石油ピッチなどの石油ピッチ誘導体の如きカーボン結
合形成能を有するもの、あるいはリグニン、糖蚕、殿粉
などの有機系バインダー類、さらには珪酸塩もしくは燐
酸塩などの無機系バインダーなどがある。又添加物とし
てはシリコン、アルミニウム、マグネシウム、炭化珪素
、珪酸、コージエライト等が使用できる。

次に、本発明を実施例および比較例により具体的に説明
するが、部およびチは特に断りのない限りは、すべて１
董基準であるものとする。

実施例　１ デンカブチラール＋３０ｏｏ−Ｋ（電気化学工業■製の
ポリビニルブチラール樹脂）１５部に解削（トルエン＝
ＭＥＫ：酢酸エチルを１：２：２で配合）８５部な加え
て俗解させて１５％ポリビニルブチラール浴液とした。

得られた１５％ポリビニルブチラール浴液の５部を１ラ
イオ−フェン　Ｊ−３２５［大日本インキ化学工業■製
の液状レゾール型フェノール樹脂；不揮発分（Ｎｖ）＝
６０％、２５℃におけるブルックフィールド粘度＝１０
０ｃｐｓ］の１００部に対して加え、さらにメタノール
を加えて均一に混合せしめて、耐火物用バインダー液の
１５０部を調製した。

次いで、アルミナ粉の５５部、黒鉛粉の３０部、浴役１
石英粉の１０部、および金属珪素粉の５部とを均一に混
合した耐火物原料に上記のバインダー液の２８部を加え
て混練せしめた。

しかるのち、この混線物な１００℃で加熱処理した後１
關以下に砕き、室渦で金型に入れて面圧１０００　Ｋｐ
／ｃｒｎ”の圧力で成形せしめて生型成形物を得る。次
いで、生型成形物を１００℃で１６時間、さらに１５０
℃で１０時間の乾燥処理を行なって後、コークス中に埋
め込んで、５０℃／時なる昇温速度で１２００℃まで加
熱し、その温度に２時間保って焼成処理せしめて、耐火
物試片を作製した。

生型成形物の曲げ強度および耐火物試片の１４００℃に
おける曲げ強度を測定しくＪＩＳ　Ｒ−２２１３に準拠
）、さらに耐火物の物性値として見掛は気孔率およびか
さ比重を測定した（ＪＩＳ　Ｒ−２２０５に準拠う。そ
の結果を第１表に示す。

実施例　２〜５ 実施例２においては実施例１０１５％ポリビニルブチラ
ール溶液の１０部を、実施例乙においては２０部を、実
施例４においては３０部を、また、実施例５においては
４０部をプライオーフェン　Ｊ−３２５の１００部に加
え、さらに、メタノールを加えて均一に混合せしめて、
耐火物用バインダー液の１５０部を調製した。以下、実
施ｆＩ１１と同様に行なった。その結果ｒ第１表に示す
。

実施例　６ デンカホルマール＋２０（電気化学工業■製のポリビニ
ルホルマール はエチルな１：２：２で配合）８５部を加えて溶解させ
て１５％ポリビニルホルマールｈａとした。得られた１
５％ポリビニルホルマール＃欣の１０部をプライオーフ
ェンＪ−５２５の１００部に加え、さらに、メタノール
を加えて均一に混合せしめて、耐火物用ノ（イングー液
の１５０部ｗＨ製した。以下、実施例１と同様に行なっ
た。その結果を第１表に示す。

比較例　１ プライオーフェン　Ｊ−３２５の１００部にメタノール
を加えて均一に混合せしめて耐火物用バインダー液の１
５０部を調製した。以下、実施例１と同様に行なった。

その結果を第２表に示す。

第　１　表 実施例　７ デンカブチラール＋３０００にの１４部にエチレングリ
コールモノエチルエーテルの８６部を加えて浴解させて
１４％ポリビニルブチラール溶液とした。得られた１４
％ポリビニルブチラール溶液の１０部をセラディックＳ
Ｔ−６１１〔大日本インキ化学工業■夷の液状レゾール
型フエノール樹脂：不揮発分（Ｎｖ）＝７５％、２５℃
におけるブルックフィールド粘度””１５００　ｃｐｇ
〕の１００部に対して加えて均一に混合せしめて耐火物
用バインダーｇを調製した。

次いで、６＃ｌＩ！以下の粗粒から做粉より成るアルミ
ナ８０部、黒鉛２０部、金属珪素粉５部およびピッチ２
部ケ均一に混合した耐火物原料に上記のバインダーＶ４
！Ｌ４部を加えて混練せしめた。

しかるのち、混練物馨金型に入れて、血圧１００ＯＫ９
／α２の圧力で成形せしめて生型成形物？得る。以下実
施例１と同様に耐火物試片の作業１よらびに測定ゲ行な
い、その結果を第２表に示す。

実施例　８ 実施例７の１４％ポリビニルブチラール浴液の４部乞セ
ラディック５Ｔ−６１１の１００部に加えて均一に混合
せ−しめて耐火物用バインダー′＃、ヲ調製した。以下
実施例７と同様に行なった。その結果を第２衣に示す。

実施例　９ デンカホルマール４−２０の１４部にエチレングリコー
ルモノエチルエーテルの４６部およびトルエン４０部乞
加え℃均一に俗解させて１４％ポリビニルホルマール浴
液とした。得られた１５％ポリビニルホルマール浴液の
１０部をセラディック５Ｔ−６１１の１００部に加えて
均一に混合せしめて耐火物用バインダー欺ン調ｎした。

以下、実施例７と同様に行７Ａつだ。その結果を第２表
に示す。

比較例　２

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. フェノール樹脂の固形分１００重量部に対してポリビニ
   ルアセタール樹脂を固形分０．５〜１０重蓋部で変性し
   てなる耐火物用バインダー。