JPS6159263B2 - - Google Patents

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見られ、シリ
カゾル、アルミナゾルは特殊な分野には使用され
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、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、低融点物質が出成する。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、取鍋等の炉壁とし
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顕在している。 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義なくさ
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、シユウ酸、クエン酸等の有機酸のアルミニウ
ム塩単味、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、ア
ルミニウム乳酸塩が優れた結合強度を発現するこ
とを見い出したが、更に進んで検討を行つた結
果、アルミニウム乳酸塩と金属粉末を併用すれ
ば、結合強度が一段と向上することを発見し本発
明を完成したものである。 本発明に於けるアルミニウム乳酸塩とは、
Al₂O₂／乳酸（モル比）0.2〜2.0の組成を有する
ものである。（以下塩基性乳酸アルミニウムとい
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
が、炭酸塩が最も望ましい。 更にまた、本発明の塩基性乳酸アルミニウムは
硫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
ことによつ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
Al₂O₃／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をさせるときは、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℃が好適である。Al₂O₃／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、Al₂O₃／乳酸（モル
比）0.2〜2.0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り、殊に被結合物が塩基
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。更に乳酸は高価であるか
ら経済上も好ましくない。 殊に、本発明に使用する金属粉がアルミニウム
金属粉、マグネシウム金属粉であるときは水素ガ
スの発生が顕著となり、結合部が脆弱となり結合
強度が低下する。従つてAl₂O₃／乳酸（モル比）
は0.2以上が良い。 他方、Al₂O₃／乳酸（モル比）2.0以上は安定な
溶液を得られず、コロイド状になり、従つて、こ
れを用いても高強度結合物の製造を期待すること
はできない。本発明はかかる組成の塩基性乳酸ア
ルミニウムと金属粉末を使用するものであるが、
本発明に使用する金属粉末としては、アルミニウ
ム金属粉末、シリコン金属粉末、マグネシウム金
属粉末、クロム金属粉末等を使用することができ
る。その使用割合に関して云えば、使用する塩基
性乳酸アルミニウムの塩基度、金属粉末の種類、
被結合物の種類、用途等により異なるが、大略塩
基性乳酸アルミニウムのAl₂O₃に対して、10〜
5000重量％が望ましい。 即ち、下限以下では塩基性乳酸アルミニウム単
味に比べて大きな強度改善効果を期待することが
できず、上限を上廻ると中低温強度が低くなつた
り、耐食性が悪くなる。 本発明の塩基性乳酸アルミニウムは溶液として
使用することもできるし、これを乾燥して粉末と
して使用することもできる。 溶液から粉末を製造する場合、噴霧乾燥、真空
乾燥、通気乾燥、凍結乾燥等任意の乾燥手段を採
択しうるが、その乾燥温度は溶解性、結合力を考
慮すれば200℃以下が望ましい。本発明結合剤の
用途としては耐火物用結合剤としては勿論のこ
と、各種板状物、例えば、スレート板、石こう
板、ケイカル板、あるいは各種パーライト、バー
ミキユライト、ゼオライト等各種骨材の結合剤、
アスベスト、ロツクウール、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、鉄板、セラ
ミツク材料等のコーテイング材にも使用でき、必
要に応じて、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。 以下に本発明の実施例を挙げて更に説明する
が、本発明はこれに限定されるものではない。 尚％は特にことわらない限り全て重量％を示
す。 実施例 １ ハイアルミナ質骨材95部（2.5〜0.5m／m40
部、0.5〜0.88m／m20部、0.008m／ｍ以下35部）
に金属シリコン粉末（0.074m／ｍ以下）５部を
混合した骨材100部にAl₂O₃／乳酸（モル比）
0.65、Al₂O₃11.8％の塩基性乳酸アルミニウム溶
液７部、水１部を添加混練した後、この杯土を金
型に入れ300Kg／cm²でプレス成形して20×20×
80m／ｍの成形体を得た。この成形体を110℃で
24時間乾燥した後、所定温度に１時間保持し、そ
の後、熱間まげ強度を測定した。 また比較例として金属シリコン粉末を用いずに
アルミナ質骨材100部を用いて同様に成形体を
得、同様に熱間まげ強度を測定した。 これらの結果を次表に示した。

【表】 実施例 ２ マグネシアクリンカー骨材95部（3.0〜1.0m／
m50部、1.0〜0.25m／m15部、0.149m／ｍ以下30
部）に金属クロム微粉末８部を配合した骨材に、
Al₂O₃／乳酸（モル比）0.37Al₂O₃10.6％の塩基性
乳酸アルミニウム溶液10.3部を添加混練した後、
20×20×80m／ｍの金型に流し込み、１日放置後
脱型し、110℃で８時間乾燥処理して、成形体を
得た。この形成体の1400℃熱間まげ強度は18Kg／
cm²であり、金属クロムを用いずにマグネシアクリ
ンカー骨材100部を用いて同様の試験を行つた場
合のそれは２Kg／cm²であつた。 実施例 ３ ロウ石45部（粗粒30部、中粒５部、微粉10
部）、ジルコン50部（中粒25部、微粉25部）、金属
シリコン微粉５部を混合した骨材100部にヘキサ
メタリン酸ソーダ0.03部、Al₂O₃／乳酸（モル
比）1.3、Al₂O₃47.1％の塩基性乳酸アルミニウム
粉末４部、水７部を加え混練した後40×40×
160m／ｍの金型に入れ流動性を保持させる程度
に微量の水を追加しながら振動成形した。 これを金型のまま90℃に24時間保持した後脱型
し、1400℃の熱間まげ強度を測定した結果、25
Kg／cm²であつた。 尚、金属シリコン微粉５部に代えて、ジルコン
微粉５部を加え、同様に成形体を製造し、熱間ま
げ強度を測定した結果、14Kg／cm²であつた。（比
較例） 実施例 ４ 電融アルミナ60部（粗粒50部、中粒10部）、炭
化ケイ素20部（組粒５部、微粉15部）、アルミナ
微粉10部、金属シリコン微粉５部、金属アルミニ
ウム微粉５部を混合した骨材100部にAl₂O₃／乳
酸（モル比）0.77、Al₂O₃10.9％の塩基性乳酸ア
ルミニウム8.5部を添加混練し、ランマーで10打
して50φ×50m／ｍの成形体を製造した。この成
形体を800，1200，1400℃で２時間焼成し、冷却
後その圧縮強度を測定した。 その結果それぞれ80，280，340Kg／cm²であつ
た。 尚、金属シリコン微粉５部と金属アルミニウム
微粉５部に代えて、アルミナ微粉10部を加え、同
様に成形体を製造し、冷間圧縮強度を測定した。
その結果はそれぞれ60，180，295Kg／cm²であつ
た。（比較例） 実施例 ５ マグネシアクリンカー40部、MgO.Al₂O₃スピ
ネル50部、金属アルミニウム10部を混合した骨材
100部にAl₂O₃／乳酸（モル比）0.25，Al₂O₃10.8
％の塩基性乳酸アルミニウム溶液８部を添加混練
した後金型を用いて300Kg／cm²でプレス成形し、
20×20×80m／ｍの成形体を製造した。 この成形体を110℃で８時間乾燥した後、
1200，1400℃の熱間まげ強度を測定した。その結
果それぞれ75Kg／cm²、42Kg／cm²であつた。 尚、金属アルミニウム10部に代えて、スピネル
微粉10部を加え、同様に成形体を製造し、熱間強
度を測定した。その結果はそれぞれ26Kg／cm²，13
Kg／cm²であつた。（比較例） 実施例 ６ Al₂O₃／乳酸（モル比）1.9，Al₂O₃8.0％の塩基性
乳酸アルミニウム溶液100部に金属マグネシウム
微粉2.5部、ジルコンフラワー20部、ケイ石粉
（350メツシユパス）20部を添加混合して結合剤を
製造した。この結合剤を50×80×（厚さ）20m／
ｍの大きさに切り出したシリカアルミナ質セラミ
ツクフアイバーボードに４ｇ塗布し、ハイアルミ
ナ質レンガの表面に圧着し、110℃で５時間乾燥
するとよく接着した。またこれを更に1000℃で３
時間熱処理したが接着層には全く異状が見られな
かつた。 尚、金属マグネシウム微粉2.5部に代えて、ケ
イ石粉（350メツシユパス）2.5部を追加し、同様
に結合剤を製造した。これをシリカアルミナ質セ
ラミツクフアイバーボードに塗布し、ハイアルミ
ナ質レンガの表面に圧着して110℃で５時間の乾
燥を行なつたが、接着性は金属マグネシウム微粉
添加時よりもやや劣つており、またこれを更に
1000℃で３時間熱処理したものは接着層が不均一
化し、一部剥離が見られた。（比較例）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ アルミニウム乳酸塩と金属粉とからなる耐火
   材料用結合剤。