JPS589066B2 - 耐火性組成物 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、主として流し込み施工に用いられる不定形耐
火物（キャスタブレ耐火物）又は吹付施工、圧送施工、
こてぬり施工、ラミング施工、振動施工等が可能であり
、更にプレスキャスト製品や不焼成練瓦の作成にも適用
できる耐火組処物に関する。

従来一般に使用されているキャスタブル耐火物としては
、耐火性骨材にアルミナセメントを配合したものがある
が、このキャスタブル耐火物は結合剤として使用される
アルミナセメントに起因する欠点を持っている。

この点を改良するために結合剤として遷移アルミナの一
種であるρ−アルミナを用いることが既に研究されてお
り、又結合補助剤として分散剤あるいは気化製シリカが
有効であることも解明された。

気化製シリカとしては四塩化ケイ素を酸水素炎中で加水
分解して得られる高純度のものと、金属ケイ素合金を製
造する際に副生物として得られる低純度のシリカダスト
が利用できるが、純度の高いものは極めて高価であり、
シリカダストは品質にばらつきがあり、又副生物である
ため供給の面でも問題を生ずるおそれがある。

本発明はこのような問題を解決するために気化製シリカ
に代り得る結合補助剤としてガラス粉末を用い、又結合
補助剤として分散剤を用いこの場合の作業性を向上させ
るために電解質又は有機糊剤を添加したものである。

次に本発明の組成について詳述する。

（１）骨材 骨材としてはアルミナと反応して融点を著しく低下させ
るもの以外は利用出来、一般にネ定形耐火物として利用
されている耐火材料は全て使用可能である。

酸性骨材；シリカ、ジルコン、ジルコニア。

耐熱性の点から考えると、シリカ質骨材は、アルミナと
の間に共融点（１５９５℃）が存在するがこれより低い
温度で使用すれば安定した強度を有するキャスタブル耐
火物の作製が可能である。

特に溶融シリカを骨材に使用すると耐スポーリング性の
高いものが得られ、又発泡シリカを用いると軽量の耐火
物の作製が可能になる。

中性骨材；クロミア、アルミナ、ムライト、シリマナイ
ト、シリカーアルミナ系耐火材、 炭化ケイ素、カーボン、コージライト、 スピネル、クロマイト族耐火材、窒化 物、硼化物。

ρ−アルミナと配合することにより耐熱性が低下するも
のはない。

最も一般的な骨材である。塩基性骨材；マグネシア、マ
グネシアークロミア系耐火材。

高温でアルミナと反応してスピネルを成形することによ
り焼結が促進されて安定化する。

断熱性骨材；発泡アルミナ、発泡シリカ、発泡ジルコニ
ア，［量シャモット、セラミ ックファイバー、パーライト、バー ミキュライト、オガクズ、モミガ入 発泡スチロール。

骨材は可燃性物質の使用も可能であり、オガクズ、モミ
ガラ、発泡スチロールに、９０係（重量）前後のＫＨＰ
−２（住友アルミニウム製錬株式会社製ρ−アルミナ）
を配合したものは、断熱性耐火物質として使用出来る。

又断熱骨材にＡＥ剤、起泡剤の併用も有効である。

骨材の粒度構成は重要であり、流し込み施工、こてぬり
施工、吹き付け施工等その使用目的に合致した作業性面
より、あるいは高強度、体積安定性等の物性面より粒度
構成が決定される。

これらは一般のキャスタプル耐火物の考え方と基本的に
同一である。

又キャスタブル耐火物が未焼成体であるための加熱降温
による焼成収縮の改善には、カイヤナイト、アンダリュ
サイト等シリマナイト族原料の利用が有効であることも
一般のキャスタブル耐火物と同様である。

さらに微妙な作業性の調整に粘土や超微粉特に２μ以下
の骨材粉末が有効なことも一般のキャスタブル耐火物と
同様である。

（２）ρ−アルミナ ρ−アルミナは、ジプサイト（α−Ａ１２０３．３Ｈ２
０）、パイヤライト（β一Ａｌ２０３・３Ｈ２０）を真
空中で低温度で脱水することにより生成される中間アル
ミナである。

現在までに確認されている中間アルミナはρ，χ，η，
γ，δ，θ，κの７種類で、中間アルミナの中ではρ−
アルミナのみが復水性を有し、その時硬化現象を示す。

ρ−アルミナは次式の反応で硬化する。

ρ−アルミナ＋水→バイヤライト、ベーマイトゲル 市販されているρ−アルミナは住友アルミニウム製錬株
式会社製の（ＫＨＰ−２ｊであり、これはρ−アルミナ
、ベーマイトの脱水物、γーアルミナ、χ−アルミナの
混合物であり、ρーアルミナを約６０係（重量）含有す
る。

その化学成分をアルミナセメントと比較すると、第１表
の如くである。

キャスタブル耐火物として骨材に配合されるρ−アルミ
ナの配合量は重量比で０．６係以上（ＫＨＰ−２で１φ
以上）、結合補助剤としてガラス粉末や分散剤を配合し
た場合は重量比で０．３係以上（ＫＨＰ−２で０．５係
以上）であり、それ以下であると常温硬化性が低下する
。

（３）ガラス粉末 ガラス粉末として入手し易いものとしては、フリットが
最も良い。

フリットとはケイ酸塩、ホウ酸塩、あるいはリン酸塩等
の１種又は２種以上の混合物を溶融し急冷粉砕して得ら
れるガラス粉末で水に不要性、低溶融物であるという特
長を持つ。

通常軟化温度は３００〜１０００℃の範囲にあり、ホウ
ロウ、七宝、陶磁器の釉薬あるいは電子部品のシール材
等にも利用されている。

一般的なものはホウケイ酸塩系あるいはソーダライムケ
イ酸系である。

フリットの粒度は小さい程その効果は大きいが粉砕に時
間とエネルギーを費やす。

平均粒径１０μ〜１５０μ程度のものが比較的入手し易
く使用に便である。

添カ量は０．２％（重量）〜８％（重量）％［Ｏ−５％
（重量）〜７ｏ（ｆ量）が良く、０．２％（重量）以下
では焼結効果が出ず、８係（重量）以上では耐熱性にお
いて問題を生ずる。

各種の焼結補助剤をガラス粉末と比較した結果を第２表
に示す。

試料１〜１６はムライト質骨材８８係（重量）仮焼アル
ミナ４係（重量）、ＫＨＰ−２（住友アルミニウム製錬
株式会社製ρ−アルミナ）８％（重量）の基本配合物に
各種焼結補助剤を添加して１１００℃焼成したものであ
り、夫々の強度を測定した。

第２表より焼結補助剤として効果が認められるのはビー
ルビンガラス粉末及びフリットで特にフリットの効果が
著しい。

ＳｉやＦｅ−Ｓｉ，ＳｉＣ，ＳｉＮ４等はさらに高温に
ならないと結合効果を発揮しないものと推定される。

通常耐火物の結合剤として利用されている硼酸塩、リン
酸塩あるいはケイ酸塩は水溶性であり、多量に添加する
と溶解成分がρ一アルミナの硬化を阻害して結合効果が
出な（ものと考えられる。

又ビールビンガラス粉末に見る如く添加剤の粉末度も大
きく影響する。

フリットについて云えば相当に粗な粒度のものでも少量
で大きい効果を示している。

即ち水に不溶性で粉末度高く軟化温度の低いガラス粉末
が有効と考えられる。

次に一般的な市販のフリットを用いてその効果を確かめ
る実験を行ないその結果を第３表に示す。

実施例１〜５の試料の組成はＳＫシャモット、仮焼アル
ミナ粉末、セリサイト粘土粉末、ＫＨＰ一２（住友アル
ミニウム製錬株式会社製ρ−アルミナ）、ポリオール系
分散剤、ホウケイ酸系フリット（平均粒度３０μ、軟化
温度５７０Ｑ）より成る組成物、比較例にはフリットが
添加されない組成物を示す。

この第３表よりフリットは１０５℃乾燥強度に悪影響を
及ぼさず、１１００℃の焼成強度を高めることがわかる
。

さらに１４００℃熱間強度を改善している。

（４）分散剤 ρ−アルミナを結合剤としたキャスタブル耐火物に分散
剤を結合補助剤として使用することは作業性の改良、添
加水量の減少、硬化後強度の増大に有効であり、無機物
としてケイ酸アルカリ、リン酸アルカリ、有機物として
セメントコンクリー用分散剤（リグニンスルフオン酸系
、オキシカルボ酸系、アルキルアリルスルフオン酸系）
が有効である。

キャスタブル耐火組成物の７４μ以下の微粉の合量に対
して分散剤を２０係（重量）以上添加すると作業性の悪
化やブリージングが目立つ。

通常コンクリートにおいては、減水効果により水／セメ
ント比が小さくなり強度が増大すると云われているが、
ρ−アルミナ結合においては分散剤によりρ−アルミナ
が均一に分散し、この結合剤としての効果が高められる
ため必ずしも減水効果が無くても充分強度が高められる
。

しかし一般的に分散剤を利用すると添加水量が減少し流
動性が良くなる。

この時骨材の沈み、特に下部が固化する分離現象が現わ
れる。

これは混練、施工と連続的に材料を使用する限り殆んど
問題とはならないが、一時的に混練物をトロ箱等に静置
すると下部が締り再使用が困難となる場合がある。

これの改良は粒度調整により幾分行なえるが、本節粘土
、セリサイト、ベントナイト、ホワイトカーボン、ある
いは気化製シリカ粉末の１種又は２種以上を少量利用す
ることもある。

特に有効な手段としては、電解質あるいは有機糊剤を添
加することである。

電解質とは水に溶けてイオンを生成するものであるが、
ここで有効なものは酸とアルカリにより生成される塩が
良く、特にアルカリ金属塩あるいはアルカリ土類金属塩
が良い。

有機糊剤とは水溶性高分子のうち増粘作用の大きなもの
でデン粉質、天然ゴム質、セルロール系のものを云い、
特にザンサンガム、アラビアガム、メチルセルロース、
カルボキシメチルセルロース、焼成デン粉等が有効であ
る。

電解質又は有機糊剤の添加量は０．０１％（重量）〜１
％（重量）以下特に０．０１係（重量）〜０．５％（重
量が最も良く、１係（重量）以上は特別な目的以外は使
用しない方が良い。

次に結合補助剤として分散剤を用いこれに電解質あるい
は有機糊剤を添加した実施例６〜１２と比較例２を第４
表に示す。

各試料の組成は、実施例が合成ムライト、仮焼アルミナ
、ＫＨＰ−２（住友アルミニウム製錬株式会社製のρ−
アルミナ）、ポリアルキルアリルスルフオン酸塩系分散
剤、ヘキサメタリン酸ソーダ、電解質又は有機糊剤より
成り、比較例は同様の組成で電解質又は有機剤が添加さ
れていないものである。

尚可使時間は何れも２０℃において測定した。

上記の第４表より電解質、有機糊剤の添加により強度低
下を起すことなく分離現象を低下し、しかも使用可能時
間を延長させ作業性が改善されることがわかる。

次にフリット、分散剤、電解質の添加量を変化させた実
施例１３〜１５とこれらを加えずに気化製シリカを用い
た比較例３を第５表に示す。

各試料の組成は実施例が焼成ボーキサイト、カイヤナイ
ト、仮焼アルミナ粉、ホワイトカーボン粉、本節粘土粉
、ソーダライム系フリッｇ（平均粒径７０μ、軟化温度
６００℃）、高ケイ酸フリット（平均粒径５０μ、軟化
温度９７０℃）、β一ナフタレンスルフオン酸ホルマリ
ン縮合物系分散剤（１）、イソブチレン無水マレイン酸
重合物系分散剤（２）、ＫＨＰ−２（住友アルミニウム
製錬株式会社製ρ−アルミナ）、電解質としての食塩よ
り成り、比較例は同様の骨材、ＫＨＰ−２に気化製シリ
カを添加したものである。

尚可使時間は２０℃において測定した。

第５表よりフリットの結合補助剤効果はＡ１１００℃近
辺の焼結効果、１４００℃の熱間強度の増大であり、耐
熱性に対する影響は結合効果の割りには小さく、気化製
シリカの添加と同等の物性値を示すことがわかる。

本発明によれば、ρ−アルミナを結合剤とする耐火組成
物において結合補助剤としてガラス粉末を添加したため
、さきに開発された結合補助剤としての気化製シリカに
比べて安価で一定の品質のものを恒常的に供給すること
が出来、しかも結合効果は気化製シリカに比べて何ら劣
るところがない。

又結合補助剤として分散剤を用いるときはこれに電解質
又は有機糊剤を添加することにより分散剤はρ−アルミ
ナを組成物中に均質に分散させ気化製シリカを添加した
場合と同様に結合効果を高めると共に分散剤の添加によ
る分離現象を電解質又は有機糊剤の添加によって防ぎ、
ひいては作業可能時間を向上させることができる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ ρ−アルミナを結合剤とし、結合補助剤としてガラ
   ス粉末を添加したことを特徴とする耐火性組成物。 ２ ρ−アルミナを結合剤とし、結合補助剤として分散
   剤を添加し分離防止剤として電解質を加えたことを特徴
   とする耐火性組成物。 ３ ρ−アルミナを結合剤とし、結合補助剤として分散
   剤を添加し分離防止剤として有機糊剤を加えたことを特
   徴とする耐火性組成物。