JPH0338231B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は溶液が酸性を呈する水溶性イツトリウ
ム塩をバインダーとする常温自硬性耐火組成物に
関する。

［従来の技術・問題点］ イツトリアは2410℃という高い融点をもち、熱
膨張率が小さく、且つ結晶転移がなく、高温酸化
雰囲気で安定な耐火材として注目され、ライニン
グ材、電子材料、原子炉用材料等への適用が試み
られている。しかし、イツトリア原料は一般的に
ミクロオーダーの粒子として市販されており、実
用に供される形態とするためにはアイソスタテイ
ツクプレス法やホツトプレス法による成形が必要
で、製品コストがかかり、更には、前記の方法で
調製されても、必ずしも熱的、機械的に満足な特
性が得られる訳ではなかつた。

本発明は上記実情に鑑みてなされたものであ
り、その目的とするところは容易に成形体が得ら
れ且つ高い耐熱性を有するイツトリア質自硬性組
成物を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 上述の目的を達成するために、本発明者らは加
熱によつてイツトリアを形成するバインダー及び
硬化システムについて種々検討を行なつた結果、
水溶液が酸性を呈する水溶性イツトリウム塩をバ
インダーとして使用し、イツトリアまたは非水溶
性イツトリウム化合物単独あるいはこれらを主体
とした耐火性混合材料を使用すると、常温で自硬
性が得られることを見出し、本発明を完成するに
至つた。

従つて、本発明は水溶液が酸性を呈する水溶性
イツトリウム塩のイツトリア換算濃度１〜50％の
水溶液及びイツトリアまたは非水溶性イツトリウ
ム化合物を有効成分とするイツトリア質自硬性耐
火組成物にある。

［作用］ 本発明に使用される水溶液が酸性を呈する水溶
性イツトリウム塩としては酢酸イツトリウム、塩
化イツトリウム、硝酸イツトリウム、硫酸イツト
リウム等を挙げることができるが、常温硬化によ
つて得られる成形体を焼成する時にバインダー成
分の分解により有害ガスが発生する点等を考慮す
ると酢酸イツトリウムを使用することが望ましい
が、塩化イツトリウムや硝酸イツトリウムなどは
入手が容易と言つた利点もある。

上述のイツトリウム塩の水溶液のイツトリア換
算濃度は１〜50％であることが望ましく、水溶液
のイツトリア換算濃度が１％未満であると、硬化
後の強度が不充分となり、成形体にした時の取扱
いが困難となる。また、水溶液のイツトリア換算
濃度が50％を超えると、硬化が早過ぎ混練時に硬
化してしまう。

本発明組成物の有効成分としてのイツトリアま
たは非水溶性イツトリウム化合物はその粒度が１
mm以下であることが望ましい。粒度が１mmを超え
る場合は、自硬性の発現が著しく低下する。しか
し、耐火組成物を構成するフイラーとしてのイツ
トリアまたは非水溶性イツトリウム化合物はその
粒度が限定されるものではない。

非水溶性イツトリウム化合物としては炭酸イツ
トリウムが水酸化イツトリウムなどが挙げられ
る。通常、これらの化合物は0.1mm以下の微粉形
態で販売されており、粒度上の考慮は特に必要な
い。

上述の成分からなる組成物に、耐大原料粉末、
有機物質、繊維原料等を適宜添加混合して自硬性
キヤスタブル、自硬性モルタル、自硬性軽量耐火
物等を製造することができる。

繊維原料としてはアルミナ−シリカ系セラミツ
ク繊維、シリカ繊維、ジルコニア繊維、有機繊
維、カーボン繊維等を使用することができ、耐火
原料粉末及び／または繊維原料の添加量はイツト
リウム塩の重量１に対し、２〜10の範囲で所望す
る杯土の軟度に応じて適宜添加量を調整すること
ができる。

なお、軽量化を目的として添加する繊維として
は加熱焼成により気化する有機繊維を使用するこ
とができるが、その添加量は他の配合物100重量
部に対し、20重量部以下であることが必要であ
り、添加量が20重量部を超えると焼成後の強度が
低下する。

その他、軽量耐火物を得るためには耐火原料の
中空球、多孔球、更にはスチロールや発泡スチロ
ール等の有機球を添加することもできるが、その
添加量は有機繊維と同様に他の配合物100重量部
に対し、20重量部以下であることが必要であり、
添加量が20重量部を超えると焼成後の強度が低下
する。

更に、本発明組成物を施工する際に粘度調整が
必要な場合には、ポリビニルアルコール、メチル
セルロース、カルボキシメチルセルロース、ポリ
エチレンオキサイド等の慣用の水溶性有機糊剤を
添加することもできる。

［実施例］ 以下に、本発明を実施例及び比較例により更に
説明するが、本発明はその要旨を逸脱しない限
り、以下の実施例に限定されるものではないこと
を理解されたい。

実施例 １ イツトリア濃度10％の酢酸イツトリウム100重
量部（形成されるイツトリア10重量部）にイツト
リアを120重量部添加・混練した杯土を金型（４
cm×４cm×16cm）に流し込み、常温（25℃、相対
湿度60％）での硬化状況を調査した。その結果、
約40分で凝結を開始し、２時間後には45Kg／cm²の
耐圧強度が得られた。

この硬化体を乾燥後、1000℃及び1800℃の温度
で焼成したところ、1000℃で45Kg／cm²、1800℃で
200Kg／cm²の耐圧強度が得られ、極端な強度低下
を示す温度域のない良好な耐火物が得られること
が判明した。

実施例 ２ イツトリア濃度２％の塩化イツトリウム水溶液
100重量部（形成されるイツトリア２重量部）に
イツトリア20重量部、フイラーとして未安定化ジ
ルコニア（ZrO₂純度99％、粒度40μ以下）300重
量部及びイツトリア安定化ジルコニア繊維30重量
部を添加混練した杯土を木製鋳型（23cm×11cm×
６cm）に流し込み、常温（25℃、相対湿度60％）
での硬化発現を調査した。その結果、約２時間で
凝結を開始し、８時間後には50Kg／cm²の耐圧強度
を示した。

この硬化体を乾燥後、1000℃及び1800℃の温度
で焼成したところ、1000℃で43Kg／cm²、1800℃で
70Kg／cm²の耐圧強度が得られ、極端な強度低下を
示す温度域のない良好な耐火物が得られることが
判明した。

実施例 ３ イツトリアの添加量を70重量部とした以外は実
施例２と同様の配合及び方法にて杯土を作製し、
鋳型に流し込み、硬化状況を調査した。

その結果、約１時間で凝結を開始し、３時間後
には50Kg／cm²の耐圧強度が得られた。

この硬化体を乾燥後、1000℃及び1800℃の温度
で焼成したところ、1000℃で50Kg／cm²、1800℃で
110Kg／cm²の耐圧強度が得られ、極端な強度低下
を示す温度域のない良好な耐火物が得られること
が判明した。

実施例 ４ イツトリア濃度30％の硝酸イツトリア水溶液
100重量部（形成されるイツトリア30重量部）に
水酸化イツトリウム（イツトリア含量50％、粒度
100μ以下）80重量部、フイラーとして未安定化
ジルコニア（ZrO₂純度99％、粒度40μ以下）250
重量部を添加混練した杯土を金型（23cm×11cm×
６cm）に鋳込み、常温での硬化発現を調査した。
その結果、約３時間で凝結を開始し、６時間後に
は100Kg／cm²の耐圧強度を示した。

この硬化体を乾燥後、1000℃及び1800℃の温度
で焼成したところ、100℃で95Kg／cm²、1800℃で
100Kg／cm²の耐圧強度が得られ、極端な強度低下
を示す温度域のない良好な耐火物が得られること
が判明した。

比較例 １ イツトリア濃度0.5％の酢酸イツトリウム100重
量部（形成されるイツトリア0.5重量部）にイツ
トリア120重量部を添加混練した杯土を金型（４
cm×４cm×16cm）に流し込み、常温（25℃、相対
湿度60％）での硬化状況を調査した。

その結果、凝結の開始は不明確であり、且つ24
時間以上経過した後も硬化は不完全な状態のまま
であつた。

比較例 ２ イツトリア濃度55％の塩化イツトリウム水溶液
100重量部（形成されるイツトリア55重量部）に
イツトリア70重量部、未安定化ジルコニア300重
量部を添加混練したが、混練完了前に凝結が始ま
り、鋳型への流し込みが困難であつた。

［発明の効果］ 本発明のイツトリア質自硬性耐火組成物により
以下のような効果が得られる： イツトリアまたは非水溶液イツトリウム化合
物が有効成分であると共に硬化剤として作用
し、それによつて、基本的に他元素による汚染
のない純粋なイツトリア質自硬性耐火組成物を
得ることができる。

常温自硬性を有し、高価な成形装置を用いず
に高強度のイツトリア成形体を得るための素材
となし得る。また、界面活性剤による気泡、焼
成処理により焼失し、空孔を形成させる有機球
や有機繊維または耐火原料の気泡粒及び中空球
を添加して得られる軽量耐火材の製造にも適し
た自硬性耐火組成物である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 水溶液が酸性を呈する水溶性イツトリウム塩
   のイツトリア換算濃度１〜50％の水溶液及びイツ
   トリアまたは非水溶性イツトリウム化合物を有効
   成分とするイツトリア質自硬性耐火組成物。 ２ 耐火原料、有機物質及び繊維原料からなる群
   より選択された１種または２種以上の成分を配合
   してなる特許請求の範囲第１項記載のイツトリア
   質自硬性耐火組成物。