JP2004339045A - 不定形耐火組成物 - Google Patents

Abstract

【課題】本発明の目的は、不定形耐火組成物のレオロジー特性を向上させ、多量の水分添加が可能となったり、混練物の長期保存が可能となる不定形耐火組成物を提供することにある。
【解決手段】本発明の不定形耐火組成物は、粗粒ないし超微粉まで粒調された耐火原料及び結合剤からなる粉末組成物、及び水またはその他の混練液から構成される不定形耐火組成物において、不定形耐火組成物がレオロジー改質剤としてｐＨが８〜１０の範囲内にあり、アニオン性芳香族化合物を主成分とするレオロジー改質剤Ａ及びｐＨが４〜８の範囲内にあり、界面活性剤を主成分とするレオロジー改質剤Ｂを併用することを特徴とする。
【選択図】なし

Description

本発明は、不定形耐火組成物に関し、特に、窯炉ライニング用及び補修用として使用される不定形耐火組成物に関する。

近年、施工作業の省力化や原単位低減を目的に、製鋼産業や非鉄産業における各種窯炉のライニング用及び補修用として様々な種類の不定形耐火組成物が使用されている。不定形耐火組成物は通常適量の水または他の混練液にて混練され、流動性のある泥漿状にして所定の部位に流し込み施工または吹付け施工される。

従来、断熱性を有する不定形耐火組成物には、熱伝導率を下げるために骨材として軽量骨材が使用されているが、この軽量骨材は、製品グレードによって使用するものが異なり、高温用には、中空アルミナが主に使用され、低温用には、パーライトや人工軽量骨材が一般的に使用されている。

また、特許文献１には、セラミックファイバーから成る造粒綿４０〜８０重量％（質量％）と、アルミナセメント１５〜５５重量％（質量％）と、有機質増粘剤０．５〜５．０重量％（質量％）とから成る複合材であって、前記造粒綿の外周部に前記アルミナセメントと有機質増粘剤とが被覆されて成る常温硬化性の耐火組成物（特許請求の範囲第１項）が開示されている。

更に、特許文献２には、アルミナ質耐火性骨材および／またはムライト質耐火性骨材と、水硬性を有する中間アルミナと、発泡材と、セラミックファイバーと、マイクロシリカとを含有してなる断熱キャスタブル（請求項１）；３５〜４５重量％（質量％）のアルミナ質耐火性骨材および／またはムライト質耐火性骨材と、４０〜６０重量％（質量％）の水硬性を有する遷移アルミナと、０．０５〜０．５０重量％（質量％）の発泡材と、１〜５重量％（質量％）のセラミックファイバーと、３〜７重量％（質量％）のマイクロシリカとを含有してなる断熱キャスタブル（請求項２）が開示されている。

また、特許文献３には、粒度調整された耐火性骨材と、バインダーとして０．０７４〜２．００ｍｍに粒度調整された珪酸ソーダガラス粒であって、該珪酸ソーダガラス粒の表面に軟化点が４０〜８０℃のパラフィンを珪酸ソーダガラス／パラフィン重量比（質量比）２〜１０の範囲内で被覆したものを必須成分として含有することを特徴とする熱硬化性流し込み材（請求項１）が開示されている。

更に、特許文献４には、粒度調整した耐火性骨材１００重量部（質量部）に対し、感熱性結合剤として合成樹脂エマルジョンを固形分として０．１〜５．０重量部（質量部）と、感熱ゲル化剤としてアルキルフェノール−ホルマリン縮合物のアルキレンオキサイド付加物及び／またはポリシロキサン系のアルキレンオキサイド付加物を前記合成樹脂エマルジョンの固形分１００重量部（質量部）に対し１．０〜５０．０重量部（質量部）添加してなることを特徴とする熱硬化性不定形耐火物（請求項１）；粒度調整された耐火性骨材に感熱結合剤として合成樹脂エマルジョンと感熱ゲル化剤を添加した不定形耐火物を５０℃以上に加熱して硬化させることを特徴とする熱硬化性不定形耐火物の施工方法（請求項２）が開示されている。

また、特許文献５には、４４μｍ以下の微粉を１０〜３０重量％（質量％）含む粒度調整された耐火骨材１００重量％（質量％）と、熱硬化剤として軟化点７０〜２００℃のフェノール樹脂を０．１〜１０重量％（質量％）と多糖類系感熱ゲル化剤を０．１〜１０重量％（質量％）と、また結合剤である難溶解性バインダーとして難溶解性リン酸ナトリウム、及び／または、縮合リン酸アルミニウムを０．５〜３重量％（質量％）配合した熱硬化性不定形耐火物（請求項１）；４４μｍ以下の微粉を１０〜３０重量％（質量％）含む粒度調整された耐火骨材１００重量％（質量％）と、熱硬化剤として軟化点７０〜２００℃のフェノール樹脂を０．１〜１０重量％（質量％）と多糖類系感熱ゲル化剤を０．１〜１０重量％（質量％）と、また結合剤である難溶解性バインダーとして難溶解性リン酸ナトリウム、及び／または、縮合リン酸アルミニウムを０．５〜３重量％（質量％）配合した熱硬化性不定形耐火物に水を添加混練し流し込んだのち、６０〜１００℃に加熱し硬化させる耐火物の施工方法（請求項２）が開示されている。

特開昭５９−１７４５７９号公報 特許請求の範囲 特開平７−６９７４３号公報 特許請求の範囲 特開平４−３３１７７５号公報 特許請求の範囲 特開平５−７０２４６号公報 特許請求の範囲 特開平７−３３０４５１号公報 特許請求の範囲

しかしながら、上記特許文献１に開示されている耐火組成物や、特許文献２に開示されている断熱キャスタブルは、いずれも高い断熱性と高い耐火性を両立しているとは言い難く、また、耐火性に優れるアルミナ骨材などを使用した場合には、組織が緻密になり、高い断熱性が得られないという問題がある。

また、上記特許文献３に開示されている熱硬化性流し込み材、特許文献４に開示されている熱硬化性不定形耐火物及び特許文献５に開示されている熱硬化性不定形耐火物は、いずれも混練物を保存する際に材料の分離・沈降は避けられず、混練物の保存期間は数週間程度が限界であった。

従って、本発明の目的は、不定形耐火組成物のレオロジー特性を向上させ、多量の水分添加が可能となったり、混練物の長期保存が可能となる不定形耐火組成物を提供することにある。

即ち、本発明は、粗粒ないし超微粉まで粒調された耐火原料及び結合剤からなる粉末組成物、及び水またはその他の混練液から構成される不定形耐火組成物において、不定形耐火組成物がレオロジー改質剤としてｐＨが８〜１０の範囲内にあり、アニオン性芳香族化合物を主成分とするレオロジー改質剤Ａ及びｐＨが４〜８の範囲内にあり、界面活性剤を主成分とするレオロジー改質剤Ｂを併用することを特徴とする不定形耐火組成物を提供することにある。

また、本発明の不定形耐火組成物は、レオロジー改質剤ＡとＢの質量比が、０．７：１．３〜１．３：０．７の範囲内であり、レオロジー改質剤ＡとＢの添加量が、水またはその他の混練液に対してそれぞれ外掛で０．５〜６．０質量％の範囲内であることを特徴とする。

更に、本発明の不定形耐火組成物は、水またはその他の混練液の添加量が粉末組成物１００質量％に対して２０〜３００質量％の範囲内の断熱性不定形耐火組成物であることを特徴とする。

また、本発明の不定形耐火組成物は、結合剤が熱硬化性結合剤であり、水またはその他の混練液が事前に混練されるプレミックス材料からなる熱硬化性不定形耐火組成物であることを特徴とする。

本発明によれば、不定形耐火組成物のレオロジー特性を向上させ、多量の水分添加が可能となったり、混練物の長期保存が可能となる不定形耐火組成物を提供することができる。

次に、本発明の不定形耐火組成物を更に詳細に説明する。本発明の不定形耐火組成物に使用される粗粒ないし超微粉まで粒調された耐火原料は、特に限定されるものではなく、慣用の不定形耐火組成物に使用される耐火原料と同様のものを使用することができ、耐火原料は、アルミナ、マグネシア、スピネル、ジルコン、ジルコニア、シリカ、クロム、炭素、ＳｉＣ等の通常使用されるている原料や、使用後耐火物粉砕品を含むあらゆる種類のものが使用できる。また、高温で融着することで結合剤としても働く、スラグ粉砕物も使用できる。なお、耐火原料の配合割合は特に限定されるものではなく、慣用の割合で配合することができる。

また、本発明の不定形耐火組成物に使用される結合剤は、特に限定されるものではなく、例えばセメント、珪酸塩、リン酸塩等の通常使用されるあらゆる種類のものが使用できる。なお、上記耐火原料に対する結合剤の配合割合は、慣用の範囲内である。

更に、本発明の不定形耐火組成物には、必要に応じて適宜不定形耐火組成物に通常使用される分散剤、硬化促進剤、硬化遅延剤、酸化防止剤、爆裂防止剤、金属ファイバー等あらゆる添加剤を使用することができる。

上述のような原料配合を有する粉末組成物に、水またはその他の混練液を添加して混練することにより、不定形耐火組成物と同様に流し込み施工及び吹付施工が可能である。

本発明の不定形耐火組成物においては、上記粉末組成物に、水または他の混練液と共にレオロジー改質剤を配合することに特徴がある。レオロジー改質剤としてはｐＨ８〜１０、好ましくは８．２〜９．８の範囲内にあり、アニオン性芳香族化合物を主成分とするレオロジー改質剤Ａ［例えば、花王（株）社製：商品名ビスコトップ１００Ａ］と、ｐＨ４〜８、好ましくは４．５〜７．５の範囲内にあり、界面活性剤を主成分とするレオロジー改質剤Ｂ［例えば、花王（株）社製：商品名ビスコトップ１００Ｂ］を併用する。ここで、レオロジー改質剤ＡのｐＨが８未満であったり、ｐＨが１０を超えると、充分なレオロジー改質効果が得られないために好ましくない。更に、レオロジー改質剤ＢのｐＨが４未満であったり、ｐＨが８を超えると、充分なレオロジー改質効果が得られないために好ましくない。

また、レオロジー改質剤ＡとＢの質量比はＡ：Ｂ＝０．７：１．３〜１．３：０．７程度であり、好ましくは１：１である。ここで、レオロジー改質剤ＡとＢの質量比が上記範囲外となると、充分なレオロジー改質効果が得られないために好ましくない。更に、レオロジー改質剤ＡとＢの添加量は、不定形耐火組成物に添加する水またはその他の混練液に対してそれぞれ外掛で０．５〜６．０質量％、好ましくは１．０〜３．０質量％の範囲内である。それぞれの添加量が０．５質量％未満では、充分なレオロジー改質効果が得られないために好ましくなく、また、添加量が６．０質量％を超えても、添加量の増加に伴う効果の向上が得られず、経済的な理由からも好ましくない。

次に、レオロジー改質剤を配合した本発明の不定形耐火組成物を更に詳細に説明する： まず、本発明の不定形耐火組成物を断熱性不定形耐火物として使用する場合、水またはその他の混練液を粉末組成物１００質量％に対して２０〜３００質量％、好ましくは２５〜２５０質量％の範囲内とすることで、硬化・乾燥後の施工体は非常に気孔率の高いものとなり、断熱性に優れた耐火物が得られる。断熱性不定形耐火物として使用する場合、混練水分量が２０質量％未満では、充分な断熱性が得られず、混練水分量が３００質量％を超えると、材料の結合組織の形成かせ不充分で乾燥後強度が著しく低下するために好ましくない。なお、使用する耐火骨材を融点の高いアルミナ原料等を主体とすれば、非常に高い耐熱性と断熱性が両立した高性能の断熱性不定形耐火物を得ることができる。

次に、本発明の不定形耐火組成物を熱硬化性不定形耐火組成物（流し込み材）として使用する場合、熱硬化性不定形耐火組成物は、硬化剤として熱硬化性硬化剤を使用するため、混練後に常温保存が可能である。この場合、レオロジー改質剤を使用することにより、保存時の分離や骨材沈降が完全に抑制され、従来の不定形耐火組成物では数週間程度が限界であった保存期間を大幅に延長することができる。なお、硬化剤としては、例えば難溶性の珪酸ソーダやピッチ原料等の施工時の窯炉の温度に合わせて最適な熱硬化性バインダーを選択することが好ましい。

なお、本発明の不定形耐火組成物は、レオロジー改質剤を配合しているために、水分が多くても材料の沈降・分離が発生せず、ポンプ圧送施工において、圧送性を改善することができる。また、材料の沈降・分離を抑制するのみならず、耐火骨材が良く濡れるため、施工体の組織の均一化を図ることができる。更に、本発明の不定形耐火組成物は、レオロジー改質剤を配合しているために、結合剤の硬化が抑制され、混練物の保存性を高めることができる。

次に、本発明の不定形耐火組成物を実施例により更に説明する。
実施例１
表１に記載する配合割合にて本発明品及び比較品の断熱性不定形耐火組成物を得た。
即ち、表１に示す配合割合の粉末組成物に、水及びレオロジー改質剤を添加、混練した後、常温で４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの型枠に流し込み、硬化、脱枠後、１０５℃で２４時間乾燥し、各試験に供した。曲げ強さは、ＪＩＳ Ｒ２５５３に準じ、１０５℃乾燥後及び１５００℃加熱後の各試料について測定した。熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ２６１８に準じ、１０５℃乾燥後の試料にて測定した。なお、レオロジー改質剤Ａとして、花王（株）社製、ビスコトップ１００Ａ（ｐＨ＝９）を、レオロジー改質剤Ｂとして、花王（株）社製、ビスコトップ１００Ｂ（ｐＨ＝６．５）をそれぞれ使用した。
得られた結果を表１に併記する。

なお、本発明品１と同様の原料配合割合を有し、レオロジー改質剤を添加しない比較品３では、原料粉末が沈降してしまい原料混練物を形成することができなかった。

表１から明かなように、本発明品によれば、断熱性と低熱伝導率が両立した断熱性不定形耐火組成物を得られることができる。

実施例２
表２に記載する配合割合にて本発明品及び比較品の熱硬化性不定形耐火組成物を得た。 即ち、表２に示す配合割合の粉末組成物に、水及びレオロジー改質剤を添加、混練した後、水で混練した後、２００℃に加熱した４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの型枠に流し込み、硬化、脱枠後、１０００℃で加熱して曲げ強さを測定した。また、本発明品及び比較品の不定形耐火組成物を２０ｋｇ用意し、ビニール袋に保存し、２週間後、１カ月後、３カ月後の不定形耐火組成物の分離の状態を観察した。なお、レオロジー改質剤Ａとして、花王（株）社製、ビスコトップ１００Ａ（ｐＨ＝９）を、レオロジー改質剤Ｂとして、花王（株）社製、ビスコトップ１００Ｂ（ｐＨ＝６．５）をそれぞれ使用した。
得られた結果を表２に併記する。

表２から明かなように、本発明品によれば、保存性に優れた熱硬化性不定形耐火組成物を得られることができる。

本発明の不定形耐火組成物は、窯炉ライニング用または補修用の不定形耐火組成物として好適に使用することができる。

Claims (4)

1. 粗粒ないし超微粉まで粒調された耐火原料及び結合剤からなる粉末組成物、及び水またはその他の混練液から構成される不定形耐火組成物において、不定形耐火組成物がレオロジー改質剤としてｐＨが８〜１０の範囲内にあり、アニオン性芳香族化合物を主成分とするレオロジー改質剤Ａ及びｐＨが４〜８の範囲内にあり、界面活性剤を主成分とするレオロジー改質剤Ｂを含有することを特徴とする不定形耐火組成物。
2. レオロジー改質剤ＡとＢの質量比が、０．７：１．３〜１．３：０．７の範囲内であり、レオロジー改質剤ＡとＢの添加量が、水またはその他の混練液に対してそれぞれ外掛で０．５〜６．０質量％の範囲内である、請求項１記載の不定形耐火組成物。
3. 不定形耐火組成物は、水またはその他の混練液の添加量が粉末組成物１００質量％に対して２０〜３００質量％の範囲内の断熱性不定形耐火組成物である、請求項１または２記載の不定形耐火組成物。
4. 不定形耐火組成物は、結合剤が熱硬化性結合剤であり、水またはその他の混練液が事前に混練されるプレミックス材料からなる熱硬化性不定形耐火組成物である、請求項１または２記載の不定形耐火組成物。