JPS62100483A - 不定形耐火物 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は特に耐爆裂性及び耐熱衝撃性の向−Ｌを図った
不定形耐火物に関するものである。そして耐熱性や耐蝕
性の要求される用途にも適し、主としてキャスタブル耐
火物として流し込み施工に用いられるが、その他加圧、
吹付、圧送、振動、塗布等の施工あるいはプレキャスト
や煉瓦の作成にも利用出来る。

〔従来の技術〕

近年耐火物の分野で、超微粉末と分散剤を利用する技術
が盛んになって来た。これは１０μｍ以下とか１μｍ以
下とか０．１μｍ以下の超微粉末に分散剤を利用して充
分に解膠し、水分減少、密充填により強度増大を図るも
のである。さらに硬化剤（凝膠剤）を併用することによ
り自硬性をり、えることが出来、キャスタブル耐火物と
して常用される様になって来ている（例えばセラミック
データーブック°８０　Ｐ１９６〜Ｐ２Ｏ２，特開昭５
５−１２１９７４．特開昭５６−５３６５）。

しかしこの超微粉末、分散剤及び硬化剤を利用するキャ
スタブル耐火物は緻密な施工体となる為、加熱乾燥時に
発生ずる水蒸気圧により、爆裂を起こしやすい欠点を有
する。又高活性な趙倣ワ〕末と低融性の硬化剤（アルミ
ナセメント）により、高温で過焼結し、耐熱性、耐熱衝
撃性が低下する問題のあることも判明した。

爆裂については、Ａ１粉末を添加して、アルカリと反応
させて発熱及びｎｚガス発生により、又短繊維（特に有
機質の）を添加して通気孔を作成してやることにより、
この問題を改善する技術が開示されている（例えば特開
昭５３−６６９１７．特開昭５４−１１８４１２、特開
昭５９−１９０２７６）。しかＵ２八１粉末添加では反
応調節が難しく、短繊維添加の場合は、比重の相違に３
Ｌり均一分散しがたい問題点４残ず。又これらの技術は
、塩基性骨＋４に対してＣＩ殆ど紙型を示さないのが実
情である。

硬化剤としては、セメント類やＭｇＯ，ＣａＯ等アルカ
リ土類金属の酸化物あるいはρ−−−アルミナ等が知ら
れＣいる。しかし現実にはアルミナセメントとρ−−−
アルミナの使用に限られている。そわば他の硬化剤では
一応は自硬性を示ずものの養生強度が極めて低く、実用
には供し難い為である。ところが、この常用されている
アルミナセメン１はＣａＯを含有する為耐火物全体の耐
熱性、耐蝕性等を低下さゼることが良く知られている。

超微粉末を利用するものはアルミナセメントの使用量が
Ｊｉｌ来のキャスタブル耐火物に比し半減１ノで、当業
打はこれをセメン１〜レス型と１ｌｌｌ　ｌ＋１．Ｌ７
ているが、それでもやはりＣａＯの影響を化第１得ない
。Ｃ；ｉ　（ｌの影響を無視出来る程度にまでアルミナ
セメンＩ−晴を４１（下すると、硬化剤の働きが不充分
となり、養７１強度低下の問題が！１、しる様になる。

他方ρ−アルミナは耐ｉｉ’ｌ！竹のイｌ（下を起、：
さないが耐爆り°Ｊ−ｌＪ＜旧に劣る。

〔発明が解決し、よ・）とする問題へ〕超微粉末、分散
剤及び硬化剤を利用する−１〜・スタブル耐火物は、Ｌ
ｉ本の如く爆裂温度や耐熱衝撃性が低いとい・）本質点
欠点の仙（、乙、耐熱性、耐蝕性の向１が思うにまか・
（主ず、こわを解決Ｌ／よ・）とする１Ｌ−１養７１強
川］の低下が著（−７く実用に供し得なくなるという問
題を有Ｕ５、でいろ。

本発明はこれらの問題点を解決−４るものである。

〔問題点を解決する為の１段） 本発明は超微粉末、う）１１（剤及びＷｊ化剤を利用す
る型の不定形耐火物に塩基１１［乳酸アルミニラ１、を
添加するこＪ、によ幻、−１゜記諸欠点を解決ずろもの
である６４発明者等は、塩基性乳酸アルミニ・ラノ。

の添加が爆裂温度を著しく向トし、しかも耐熱衝撃性の
向−ｈ　８こも効果を示ｉ２、ヌ耐熱ｆ’ｌを低−１・
させろ、てとのない硬化剤であるＭｅ、Ｏｔ用いた場合
、養／ｌ側ｉｔ度を増大さ−（ｌる効Ｗをも有するごと
を！；ｌ！出し。

本発明に埜、っか。

〔発明の構成〕

本発明の不定形耐火物は、粒度調整した耐火骨材と超微
粉末、分散剤及び硬化剤とより木質的（こ成る組成物に
、さらに塩基性乳酸アルミニラＪ、を併用したものであ
る。

耐火骨材としては、酸性、中性、塩７ｉＳ：ｔ／ｌ、あ
るいは天然、人１゛の公知の（４料を使用目的に、１−
リ、学独又は二種以上併用合・ｌて使用出来る。粒度構
成も使用目的、施Ｔ方法に応じて自由に決定すれば良い
。

超微粉末とば１０．＋ｒｍ以下好ましくＬ；ｔｌ、ｕｍ
以下の粒径のものを言う。通常は細かくなる程効果は大
きいが、組合せて使用すると良い場合もある。

しかしあまり細かくなると、表面活性が大きくなり過ぎ
、通常の方法では再分散が困難点なったり耐爆裂性の向
上を田１害する恐れが生じろ為１０ｎｍ程度以−トとす
るのが負い。これらは耐火骨材を粉砕１−７て自製する
ことも出来るが、粘土、シリカ、アルミナ、チタニア、
クロミア、ＳｉＣ，Ｃ等の材質のものが市販されており
、これを利用すると便利である。カオリン粘土、シリカ
フラｇ−（１：、ｉ−ムドシリカ）、ホリイトカーボン
、アル４１５３ｍ粉末、千タンホ１ノイド等が−・静的
に入手容易である。これも華独あるいはｋｉｔ合」枳、
こ＋２て使用するが、耐熱性の面からはアルミナ超微粉
末の利用がＰ２＜、耐蝕性を考慮するとクロミ？、Ｓｉ
Ｃ，Ｃ等もイ１効である。又焼成収縮抑制の目的では、
Ｊ、ライ１やスピネルを４１．成さセ′る様、骨材、超
微粉末基々の象１合せを考えると良い。使用量器ン１、
不定形耐火物中１ｗＬ％以トでは効果が認められず、作
業１７１２、過焼結の点から３０ｗｔ％以下での使用が
１′：Ｊ−い７、分散剤は珪酸塩、リン酸塩、カルホン
酸塩、スルホン酸塩等が良く知（−）れてい／：）、、
、名々アルファり塩が一般的で、中独あるいは二種以上
併用にて利用ずろ。分散剤の使用量１．１し一射的！：
０．Ｏ１−・１ｉｉ＋ｊ％程度が５業Ｈの＋Ｈ川である
。

硬化剤はアルカ１目−類ｆ’ｌＪ化’ｌｉ／１又はそれ
を含ｔ１・掬合塩あるい（，３）、Ｊｉｌ　−アルミｌ
へｑ／ｌ仏旧〕）れζいろが、前述の如〈従来は実用ト
Ｊ′ルミナー１＝メン）　、’：ρ−アル蛇す１．二限
られていた。本発明では、これら公知のうら耐熱Ｐ１に
悪影響をりえないＭＢＯの使用が特に良い、ＭｇＯばア
ルミ・ノ゛質骨＋４の場合スピネルを生成して膨張性を
示し、焼成による収縮を緩和し体積安定性を高めるり」
果をイｊず。ＭｇＯ骨＋４の場合は骨材微粉が硬化剤と
して働く為、硬化剤を特別に添加することは必ずしも必
要としないが１．勿論使用しても差支えない。硬化剤の
Ｍｇｏとし７て１．１、焼成あるいは電融のタリン力−
を１００μｍ以干、好ましくは５０７７ｍ以Ｆ程度にわ
）砕し７たものが良い。

使用量は不定形耐火物１ｔＪＯ，１〜３０ｗ　ｔ％稈度
である。

０、１ｉ１ｔ％以Ｆでは硬化剤としての効果を認め龍い
。

アルミナセメントの場合極力少ない方が望ましく、通常
１０ｉｖｔ％以下、好ましくは５ｗｔ％１２２下である
が、１’１ｇＯの場合は多い方に特に限定は無い。

塩基性乳酸アルミニウムは多木化学株式会社の開発にな
るもので、本発明を特徴付けるものであり、水溶性アル
ミニラＪ、塩と炭酸または炭酸塩とを反応さ・Ｕて得た
アルミナ永和物を乳酸と反応させて得られるＡｌ２Ｏ３
／乳酸（モル比）０．３〜２．０のものである（特開昭
５７−８０３４）。−・般式＾１　（ＯＨ）　５−ｘ（
１，ｓｒ、。

Ａｃ１ｄ）、・ｎ１ｌｚＯ−ｒ示される多核錯体からな
る高分子電解質で、これまでの研究開発をＷ乙こ現在タ
キセラムの商品名で、Ｇ１７Ｐ、Ｇ１６．旧６０Ｐ、　
２５００の４種が市販されている。Ｇ１６ば液体品、１
６０Ｐはその粉末佳品、０１７Ｐはさらに高純度のもの
であり、これら３種は塩基性乳酸アルミニラ１、そのも
ので、ハイアルミナ質セラミックス特にファインセラミ
ックス用バインダーを目的点している。−力２５００番
は塩基性のキャスタブル耐火物に最適なものとしで、シ
リカやポリエチレングリニノール等で変性し７たもので
ある。いかなる理由か不明なれど、この２５００番の、
耐爆裂性向上効果は小さい。故に本発明には変１−Ｆシ
ていないものの使用が好ましい。

液体品より粉末化したものが使用に便であり、使用Ｖは
不定形耐火物中０．２〜１０ｗｔ％、好まし７くは０．
３〜６ｗｔ％である。０．２ｗｔ％以下では爆費温度向
ｌ−の効果が少なく、１０ｗｔ％以−Ｌでば強度低下大
となる為である。

〔作用〕

実験例１ 電融アルミナ９２ｗ　ｔ％、シリカフラワー５ｗｔ％。

ハイアルミナセメント３ｉｕｔ％、リン酸ソーダ系分散
剤０　、０５ｗ　ｔ％からなる不定形耐火物及び電融ア
ルミナ９Ｃｈｒ　ｔ％、シリカフラワー５訂％、ρ−−
アルミナ５ｗｔ％、リン酸ソーダ系分散剤０．０５ｗｔ
％からなる不定形耐火物を作成し、これに塩基性乳酸ア
ルミニウム（ＡｈＯａ　２３．８％、乳酸６２．８％な
る試作品）を添加して爆裂テストを実施した。爆裂テス
トは不定形耐火物を水に゛Ｃ混練し、６　Ｘ　６　Ｘ　
６ｃｍ犬の型枠に鋳込成形し７．２４時間養生後脱枠し
、所定温度に保持した電気炉中に挿入し、爆裂のイｊ無
を調べる。

爆裂現象を〒する最低温度を爆裂温度とＬ２て表示する
。今回養生条イ′口、１ｄＡ度１０℃、湿度！１０９ｉ
ｉ以−１−１゜結果を第１表に示す。

）Ｐ−１ これより塩基性乳酸アルミニウムの耐爆裂ｆ１への効果
ば０．２ｈｔ％添加から認められ、０．３ｗｔ％以−Ｌ
で顕著となることが判る。

実験例２ Ｍｇ０タリンカー（７４メ７ｍ以下３０ｗｔ％）９５ｗ
ｔ％、シリカフラワー５ｉｖｔ％、スルホン酸系分散３
’Ｆｌ１０．５ｗｔ％よりなる不定形耐火物に塩基性乳
酸アルミニ１リム（＾ｈ０３２７．０％、乳酸６０．８
％なる試作品）を添加して養ろト強度を測定した。尚爆
裂温度も同時に測定した。養生強度は混練物を４　Ｘ　
４　Ｘ　１６ｃｍ大の型枠に流し込め、２４時間養生後
の曲げ強さである。養牛条件し：１温度２０”Ｃ１湿度
９０％以１ユ。結果を第２表に示す。

養生強度への塩基性乳酸アルミニウムの効果は大きい。

添加量が多くなると逆に強度低下を示すので、添加量は
不定形耐火物中１０ｉｖｔ％以下、好ましくは６１１ｔ
％以下が良い。又ＭｇＯ骨材に於いても耐爆裂性の向上
が著しい。

実験例１．２に見られる如く、塩基性乳酸アルミニウム
は、耐爆裂性の向上、養生強度の向」−に顕著な効果を
示すことが判る。養生強度の向上は、塩基性乳酸アルミ
ニウムとＭｇＯとの反応によるものであり、耐爆裂性の
向上は、この成形体に微細な亀裂発生が生成する為であ
ろうと各々推察される。そしてこの微細亀裂は急熱急冷
時の熱歪を吸収し、耐熱衝撃性の向−ヒにも効果を発揮
する。しかし一方でこの亀裂は耐蝕性の低下につながる
恐れが有る。

塩基性乳酸アルミニウム、は高温では乳酸が揮敗し、ア
ルミナのみが残る。その為全く耐熱性低士の心配が無い
。それ故であろうか、微細亀裂発汁にかかわらず、従来
のセメントレス型キャスタブル耐火物に比べ、耐蝕性の
低下は無く、逆に向−１ユが認められる。

次に実施例について述べる。

〔実施例〕

焼成ボーキザイＩ−（Ａｌ２Ｏ２８８ｉｖｔ％）、焼結
アルミナ（八ｌｘ’ｓ　９９ｗｔ％）ｌ焼結ＭｇＯクリ
ンカー　（ＭｇＯ９５ｗｔ％）、仮焼アルミナ（ＡＩｚ
Ｏ３９９ｗｔ％、平均粒径５ｐｍ）。

アルミナ超微粉末（ＡＩｔｏ３９９ｗｔ％、平均粒径０
．５７１ｍ）＋カルボン酸系分散剤（分散剤Ａ）、リン
酸ソーダ系分散剤（分散剤Ｂ）、電融ＭｇＯ（ＭｇＯ９
８ｗｔ％。

１４ｐｍ以下）、ハイアルミナセメンＩ・（Ａｌ２Ｏ２
７４ｗｔ％、　Ｃａｎ　２５ｗｔ％）それに塩基性乳酸
アルミニウムとしてタキセラムＭ１６０Ｐ（ＡｌｚＯｓ
　３４．５％、乳酸４９．５％）を用いて表３に示す実
施例１〜３、及び比較例１〜３の不定形耐火物を作成し
た。

以下余白。

表３ 尚ここでは骨材がアルミナとマグネシアで、粒度は通常
の流し込みの場合の典型的な例を示したが、これらに限
られるものでは無い。骨＋４としては、珪石やジルコン
、ジルコニアあるいはムライトやシリマナイト鉱物の利
用、フォルステライト、クロム鉱又炭化物、窒化物、硼
化物等の人工原料の利用も可能である。もちろん焼成あ
るいは熔融鋳造煉瓦の粉砕物も骨材として有効に利用出
来る。

粒度は例えば塗布用であれば、さらに細かくする必要が
あろうし、逆にさらに粗な骨材を用いることもある。い
ずれも当業者の慣用である。

実施例、比較例について、曲げ強さ、線変化率、爆裂温
度、耐熱衝撃性及び耐蝕性を調査した。その結果を表４
に示す。

以下余白。

表４ 尚　曲げ強さ：　ＪＩＳ　ｌ？　２５５３に準ず。

線変化率：　ＪＩＳ　Ｒ２５５４に準ず。

爆裂温度：実験例１と同じ。

耐熱衝撃性：　ＪＩＳ　Ｒ２５５３に準じて１０００℃
焼成試験片作成。アルミナ質は１４００°（・−→水冷
法、マグネシア質は１４００℃−貴空冷法による。折ｔ
ｅｌまでの回数を 求める。

耐　蝕　性：坩堝法による。断面状況より相対評価する
。侵蝕剤は鋼及びスラグ （ＣａＯ／５ｉＯｚ＝４．４）。温度１６００℃×３時
間 ◎優、０良、△可、×不可 〔発明の効果〕 比較例１は従来のセメントレス型キャスタブル耐火物で
ある。養生強度高く、自硬性は中し分無いが、１５００
℃にて著しく収縮し７、体積安定性、耐熱性に問題有り
、耐爆裂性、耐熱衝撃性、耐蝕性いずれも良好でない。

比較２は硬化剤としてＭｇＯを利用したもので、養生強
度が著しく低い。試験片の如く小さなものでは問題無い
が、大量施工では脱枠が不可能となる為実用化されてい
ない。しかし、硬化剤変更により、耐熱性及び耐蝕性は
良好となる。が耐熱衝撃性は少し改善されるが、耐爆裂
性は全く改善されない。

比較例３はＭｇＯ骨材の場合であるが、やはり養生強度
（自硬性）、耐爆裂性、耐熱衝撃性に難点を有している
。

これらに対し、本発明の実施例は比較例１程高い養生強
度は示さないが、脱枠に問題の無い強度（１０Ｋｇｆ／
ｃｎ！以上）は充分に確保出来、耐爆裂性、耐熱衝撃性
、耐熱性いずれも良好であることが判る。微細亀裂発生
により懸念された耐蝕性も比較例２と同程度で、低下な
く良好である。これは全て塩基性乳酸アルミニウムによ
るもので、その効果は極めて顕著である。これにより非
常に苛酷な条件下への適用が可能となり、産業上径する
こと極めて大きい。

特許出願人　　　　日本特殊炉材株式会社代表者　溝　
口　　稔

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　耐火骨材、超微粉末、分散剤及び硬化剤より本質的に
   なる組成物に、更に塩基性乳酸アルミニウムを併用する
   ことを特徴とする不定形耐火物。