JPS5827225B2

JPS5827225B2 - 耐火組成物

Info

Publication number: JPS5827225B2
Application number: JP55175131A
Authority: JP
Inventors: 琢郎森本; 紀八郎西内
Original assignee: Seisan Kaihatsu Kagaku Kenkyusho
Current assignee: Seisan Kaihatsu Kagaku Kenkyusho
Priority date: 1980-12-10
Filing date: 1980-12-10
Publication date: 1983-06-08
Also published as: JPS57100978A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、リン酸塩結合材と、このリン酸塩結合材用の
特定の硬化剤と、チタン酸アルカリ金属塩とを含む耐火
組成物に関するものである。

リン酸塩結合材は、一般式ＭｍＯｎ −ＸＰ２０５。

ＹＨ２０（式中Ｍはナトリウム、カリウム、カルシウム
、マグネシウム、亜鉛、アルミニウム等の金属、ｍ及び
ｎは金属の原子価数によって変る正の実数、Ｘ及びＹは
正の実数を意味する。

）で表わされ、その優れた耐水性、耐熱性の故に、骨材
や石綿等の充填材のバインダーとして建築用材の製造に
用いられる他、接着剤や塗料として用いられる周知のも
のであるが、この結合材は、単独の場合、室温や１００
０Ｃ前後の低温では硬化せず、５０００Ｃ以上（リン酸
塩の種類によっては３００００以上）に加熱してはじめ
て硬化するものである。

そこで、従来から燐酸塩結合材を室温又は比較的低温で
硬化させるべく、燐酸塩結合材へ、種々の金属の酸化物
、水酸化物、塩化物等の金属塩類を添加する方法が検討
されているが、これらの金属塩類は単独で適用できる場
合が少なく、数種の金属塩類を混合し、これを燐酸塩結
合材へ添加するのが通常である（特公昭４８−３１９７
号公報、特公昭４９−１９６９０号公報参照）。

ところで、数種の金属塩類を混合し、これを燐酸塩結合
材へ添加する場合には、燐酸塩結合材が部分的に硬化す
ることなく万遍に硬化するように、燐酸塩結合材と金属
塩類との均一な混合が所望の時間内になされることは蟲
然として、夫々の硬化部位で数種の金属塩類が、当初に
おこなった混合比率のままで燐酸塩結合材に作用するこ
とが所望される。

しかるに、金属塩類を数種併用する際には、当然のこと
ながら、各金属塩類が、粒径、比重、その他諸性質にお
いて異なるから、各金属塩類を単に混合した後、この混
合物を燐酸塩結合材に添加し、攪拌したとしても、数種
の金属塩類は、必ずしも当初におこなった混合比率のま
まで燐酸塩結合材に作用しないはずであり、事実その為
か、従来の如く、金属塩類を数種併用する際には、金属
塩類の配合条件、更には硬化剤以外の添加物である骨材
等の条件さえも厳しく制限する必要があった。

本発明者等は、以上のような状況下において、簡単な製
法によって、燐酸塩結合材への適用にあたって種々の特
徴を発揮する、燐酸塩結合材用硬化剤の提供を目的に研
究を進め、既に所望する硬化剤の提供に成功し出願済で
ある。

本発明は、上記によって得た特定の硬化剤を含む耐火組
成物につき更に断熱性能や耐火性能の向上を目ざして研
究の結果到達したものである。

即ち本発明は、リン酸塩結合材と：Ｐ２Ｏ５゜ＭｇＯ，
ＣａＯ，ＳｉＯ□を主な構成分とする固溶体を硬化有効
成分として含有し、重量比がＭｇＯ／Ｐ２Ｏ５４として７〜５，３ＣａＯ／Ｐ２０５として−７〜８．
ＳｉＯ２／Ｐ２Ｏ５としてＴ〜８である前記リン酸塩結
合材用の硬化剤と：チタン酸アルカリ金属塩とを含む耐
火組成物を提供するものである。

ここで、リン酸塩結合材とは、前記した通りのものであ
るが、更に具体的には、第一リン酸、第ニリン酸、メタ
リン酸、重リン酸、縮合リン酸のナトリウム、カリウム
、カルシウム、マグネシウム、アルミニウムの塩、これ
らの水和物、水溶液及び脱水物等を例示することができ
る。

本発明の構成分である硬化剤は、溶成燐肥とし、て周知
の物質を包含するものであり、従って邑然のことながら
、溶成燐肥の製法に準じ、例えば、燐鉱石〔３Ｃａ（Ｐ
Ｏ４）３・ＣａＦ２〕、蛇紋岩〔３Ｍｇｏ・２Ｓｉ
０２・２Ｈ２０〕、フェロニッケルスラグ等の原料を
粉砕して混合し、１３００℃以上に熔融後、急冷すると
いう方法によって得ることができる。

一般に、溶成燐肥の製法にあたっては、燐濃度、特にク
エン酸の稀薄溶液に溶ける性質（殉情性）の燐酸分を、
肥料として適切な範囲内にするために、燐鉱石、蛇紋岩
、フェロニッケルスラグ等ノ配合比を調整する一方、こ
のような原料混合物の高温下での熔融物（固溶体）が殉
情性低下の原因となる結晶化を起すことのないように、
厳しく製造条件が制御される。

本発明の構成分である硬化剤の製法にあたっても、原料
混合物を熔融後急冷することなく徐冷する等して結晶質
分の増加をはかると、その分だけ、硬化有効成分が減少
することとなるが、このような硬化剤であってもこれを
燐酸塩と配合した場合には、硬化剤中の結晶質分が骨材
のように残留することはあっても、他の非晶質分が燐酸
塩を硬化させる。

従って、本発明の構成分である硬化剤を得るにあたって
は、溶成燐肥の場合程製造条件を厳しく決定する必要は
なく、また、原料中へのＰｔＭｇｔＣａ、Ｓｉ以
外の元素の混入も、溶成燐肥の場合以上に許容すること
ができる。

本発明の構成分である硬化剤は、その製造工程時である
熔融物の冷却態様を適宜変えることによって、粉末状、
粒状、繊維状のいずれの形態でも得ることができ、更に
発泡剤との併用によって、発泡粒としても得ることがで
きる。

粉末状の硬化剤は、その全量を燐酸塩の硬化に消費させ
たい場合に有利であり、一方粒状の硬化剤は、硬化剤粒
子の表面のみを燐酸塩の硬化に消費させ、残存する部分
を骨材として機能させたい場合に有利である。

同様に繊維状の硬化剤や、発泡粒状の硬化剤も、それら
の形態から容易に類推できるように、単に硬化剤として
ではなく、補強材や軽量骨材として機能させたい場合に
有利である。

尚、Ｐ２Ｏ５に対するＭｇＯ等の重量比を示した前記し
た範囲は、本発明の構成分である硬化剤として実用的に
機能しうる範囲を示すものであるが、必ずしも臨界的な
数値を示すものではない。

硬化剤として実用的に機能しうる範囲は、燐酸塩結合材
に対する硬化剤の使用量や、硬化のための温度条件、更
には、本発明の目的物である耐火組成物の利用態様等に
よってかわり、明確にし難いからである。

従って、特に好適なＰ２Ｏ５に対するＭｇＯ等の重量比
も一概に規定し難いが、工業規模で高い固溶体比率を再
現性よく実現できる範囲、即ち、重量比が、を示す範囲が実用的に望ましいものといえる。

本発明の構成分であるチタン酸アルカリ金属塩とは、一
般式（式中■ま、リチウム、ナトリウム、カリウム、ルビジ
ウム、セシウムから選ばれるアルカリ金属原子を意味し
、ｎは１以上の整数を意味する。

）で表わされる化合物で、繊維状結晶、粉末、熔融物の
破砕品や粉末等、適宜の形状のものを含む。

このうち、とくに好ましいものとしては、ウィスカー状
の４チタン酸カリウム又は６チタン酸カリウムを例示す
ることができる。

このチタン酸アルカリ金属塩は、本発明に係る耐火組成
物−ひいては耐火組成物の硬化物−の断熱性能や耐火性
能を大きく向上させるものであるが、単に断熱性能や耐
火性能の向上のためのみであれば、他の充てん物も考え
られる。

しかるに、本発明において特にチタン酸アルカリ金属塩
の添加が望ましいのは次の理由による。

即ち、■、リン酸塩結合材と本発明における特定の硬化
剤とのみから耐火組成物を調製する場合、硬化物は、硬
化剤に起因して殆んどの場合緑色系統に着色したものと
なるが、チタン酸アルカリ金属塩を添加した際には、白
色の硬化物を得ることができる。

従って、反射効果の高い白色の硬化物としたい場合は、
特に顔料を加える必要はなく、また所望する色彩の硬化
物としたい場合も、顔料の添加によって効果的に着色の
目的を達成することができる。

■、チタン酸アルカリ金属塩はリン酸塩結合材への分散
性がよく（例えばチタン白と比較しても極めて分散性が
良好である）、また単独ではリン酸塩結合材を硬化させ
る機能を有しない。

従って、本発明に係る組成物の調製に際しては、先ずリ
ン酸塩結合材とチタン酸アルカリ金属塩とを均一になる
迄混和し、次いで硬化剤の混和をはかればよく、良好な
作業性を達成することができる。

本発明に係る耐火組成物における前述した各成分の適切
な組成割合は、各成分の種類や組み合せ等により変動す
るため一義的に特定することはできないが、硬化剤はリ
ン酸塩結合材１００部に対し２〜３００部、好しくは２
０〜１００部使用し、チタン酸アルカリ金属塩はリン酸
塩結合材と硬化剤との合計１００部に対し２〜２００部
、好しくは５〜１００部使用する（尚、組成割合は、い
ずれも重量比で示したものであり、以下においても同じ
である）。

リン酸塩結合材に対する硬化剤の割合が前記範囲より小
さい場合は硬化に長時間を要したり、硬化が充分でない
ために硬化物の耐水性、断熱性能、耐火性能などが悪く
なったりし、逆に大きい場合には、硬化物中に残存する
過剰分の硬化剤の比率が多くなりすぎ結合力の弱い脆弱
な耐火物となるため、いずれも好しくない。

また、チタン酸アルカリ金属塩の割合が前記範囲より小
さい場合は、硬化物の断熱性能や耐火性能が低下し、逆
に大きい場合には結合力の弱い脆弱な耐火物となるため
、いずれも好しくない。

尚、本発明に係る耐火組成物の調製に際し、硬化剤とチ
タン酸アルカリ金属塩の合計量を一定にして、硬化剤の
添加比率を多くすると、理論的にはチタン酸アルカリ金
属塩が少なくなった分だけ、耐火物の断熱性能や耐火性
能が低下する様に考えられるが、実際には、それ程明確
な差はみられない。

これは、耐火物中に残存することとなった硬化剤が、そ
れ自身でも断熱性能や耐火性能に優れているためと考え
られる（因みに、本発明における硬化剤中の固溶体は、
屈折率が１．５５以上、比重が２．２０以上であり、こ
れらの数値からしても、この推測は裏づけられる）。

以上、本発明に係る耐火組成物の必須成分について説明
したが、この他事発明に係る耐火組成物には、顔料、珪
酸ジルコニウム、マイカ等の耐火性光てん材等を添加す
ることができる。

特に、グリセリン、エチレングリゴール、プロピレング
リコール、ポリエチレングリコール、ポリプロピレング
リコール、オキシエチレン・オキシプロピレン共重合体
、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、ブチルセロソ
ルブ等の水溶性多価アルコール類；メチルセルローズ、
ヒドロキシエチルセルローズ、ポリビニルアルコール等
の水溶性樹脂溶液ニジグリセロールボレート、ジグリセ
ロールボレート・オレート、ジグリセロールボレート・
ラウレートの如きジグリセロールボレート又はこれらに
エチレンオキサイド、プレピレンオキサイドを付加重合
若しくは共重合せしめて得られるジグリセロールボレー
ト類の変性物；等は、本発明に係る耐火組成物の常圧成
型品に生じ易い亀裂を防止し、また、耐火組成物の稠度
調整、乾燥調整にひ効果的に機能するものであり、有益
な充てん材といえる。

これらの充てん材は、耐火組成物に対し、通常０．１〜
１０％を添加することができる。

本発明に係る耐火組成物は、成形品の製造や被膜形成に
用いることができ、建築基準法施工令弟１０７条第１号
の規定に基づく耐火構造の、１時間、２時間、３時間耐
火に適合した建築材料及びそれに類する防火材料を提供
するのに好適な素材である。

尚、本発明に係る耐火組成物を被膜形成に用いる場合、
被覆対象物に直接塗布することが可能であるが、必要に
よっては、無機質接着剤、モルタル、コンクリート等の
下地材を介して塗布することも可能である。

以下、本発明に係る耐火組成物につき既述した特徴以外
の主な特徴を列挙すれは次の通りである■、本発明に係
る耐火組成物の調製にあたって硬化剤の添加割合を比較
的大きく変動させても、良好な耐火物を再現性よく得る
ことができる。

■、本発明の構成分である硬化剤は、安価な天産量から
、且つ溶成燐肥の業界において確立している方法によっ
て得ることができるから、耐火組成物全体としてもニー
ズへの適用が容易であり、労働安全衛生、環境汚染上の
問題も小さい■、本発明の構成分である硬化剤は、その
形状を必要により種々の形態となしうるから、特別に他
の充てん剤を添加しなくても、所望によりある程度、最
終目的物である耐火物の表面状態を変えることができる
。

以下本発明を実施例等により更に説明する。

参考例１燐鉱石（灼熱減量６．１４重量饅、Ｓｉ０２８．８０
重量多、Ｃａ０４５．７１重量優、Ｍｇ００．３９重量
ダＰ２Ｏ５３１，２６重量係、その他７．７重量％）１
０００重量部、蛇紋岩（灼熱減量１０．８６重量饅、５
ｉ０２３９．８１重量饅、Ｃａ０Ｏ，８５重量饅、Ｍｇ
０３８．６８重重量、その他９．８重量％）４３５重量
部、フェロニッケルスラグ（５ｉ０２５３．７１重量咎
、Ｃａ０４．８８重重量、Ｍｇ０２９．９２重量％１そ
の化１１．５重量％）２２５重量部を粉砕して混合し、
平炉に供給した。

次いで約１４００°Ｃで平炉から出湯した加熱溶融物を
水中に投入して急冷し、水砕して０，５闘篩目通過９８
％の硬化剤を得た。

この硬化剤は日之出化学工業株製粉末熔戒燐肥と同質の
ものであり、その成分分析結果は次の通りであった。

Ｐ２Ｏ５２１重量係、Ｍ重量１６重量饅、Ｃａ０３２重
量％、５ｉ０２２５重量饅、その他６重量係、またこの
硬化剤の殉情率は９９優であった。

参考例２燐鉱石６７０重量部、蛇紋岩５００重量部を粉砕して混
合し、電気炉に供給後、約１４００’Ｃで電気炉から出
湯する加熱熔融物を、高圧空気と共に射出する一方、こ
れを噴霧水で急冷し、粒子径０．１〜０．５ｍ、のもの
が８０多以上を占める粒状の硬化剤を得た。

この硬化剤の成分分析結果は次の通りであった。

Ｐ２Ｏ５２０，４重量饅、Ｍｇ０１９．１重量％、Ｃａ
Ｏ３０，３重量係、Ｓｉ０２２５．２重量饅、その他
５重量係、また、この硬化剤の殉情率は９９多であった
。

参考例３〜８参考例１及び参考例２に準じて得た硬化剤を以下、表１
に示す（尚、表１中スラグとあるのは、フェロニッケル
スラグを意味する）。

実施例１第一燐酸アルミニウム１００部チタン酸カリウム繊維（大塚化学薬品株製）２５部の混
合物に参考例１の硬化剤２０部を使用直
前に混合、分散させ、直ちに成型枠に注入した後、３０
Ｋｆｆ／ｃｍの加圧下、室温で成型し、引き続き
７日間、室温養生して、厚さ５關の硬化物を得た。

この硬化物を、ＪＩＳＡ１３０４の耐火試験法に準拠し
、３時間加熱したところ、硬化物における反対面の温度
は図面（図中１の加熱温度曲線）に示した通り最高温度
３８５℃を示し、３時間耐火に合格することがわかった
。

比較例１比較のためチタン酸カリを用いないこととした以外は実
施例１と同様にして硬化物を製造した。

この硬化物についても、実施例１と同じ試験をおこなっ
たところ、図面（図中２の加熱温度曲線）に示す通り硬
化物における反対面の温度は最高温度６２０’Ｃを示し
、耐火１時間に合格することがわかった。

比較例２比較のため、硬化剤として水酸化カルシウム１０部酸化
亜鉛２０部とからなるものを使用した以外は実施例１と
同様にして硬化物を製造した。

この硬化物について、実施例１と同じ試験をおこなった
ところ、図面（図中３の加熱温度曲線）に示す通り耐火
物における反対面の温度は、最高温度６２０℃を示し、
耐火２時間に合格することがわかった。

実施例２〜１１実施例１と同様にしておこなった実施例群を表２に示す
。

【図面の簡単な説明】

図面は、耐火試験結果を示すグラフである。図中１は、実施例１における、２は比較例１における、
３は比較例２における夫々耐火試験曲線を示すものであ
り、図中４は、加熱温度曲線を示す。

Claims

【特許請求の範囲】１リン酸塩結合材と；Ｐ２０５、ＭｇＯ、ＣａＯ、Ｓｉ０２を主な構成
分とする固溶体を硬化有効成分として含有し、重量比が
である、前記リン酸塩結合材用の硬化剤と；チタン酸ア
ルカリ金属塩とを含む耐火組成物。