JPH11236271A - 不定形耐火物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 乾燥性に優れた不定形耐火物を得る。 【解決手段】 本発明による不定形耐火物は、耐火性骨
材１００重量部に対し、平均粒径５〜２００μｍのアク
リロニトリルの重合体および／またはアクリロニトリル
含有量の高い共重合体からなる球状中空粒０．００５〜
１重量部と有機短繊維０．０１〜１重量部を添加して製
造され、流動性の低下がなくしかも乾燥性に優れる。こ
の不定形耐火物の対象は、流し込み材、吹付け材、圧入
材などである。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、乾燥性に優れた不
定形耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】耐火物には大きく分けて定形耐火物と不
定形耐火物があるが、施工の省力化のために近年は不定
形耐火物が多用されている。しかし不定形耐火物は、そ
の施工において多量の施工水分を必要とするため、耐火
物使用前に行う乾燥に手間を要する問題がある。また、
乾燥時間を短縮するために急激に昇温しての乾燥を行な
うと、施工体の膨れや乾燥爆裂を生じる。

【０００３】そこで、その解決手段として例えば特公昭
６３−３９６号公報、特開平７−４８１７９号公報にみ
られるように、有機短繊維の添加が提案されている。有
機短繊維は、加熱乾燥に伴う高温を受けると収縮、融解
あるいは焼失し、耐火物組織中に水蒸気の逃路を形成す
ることで乾燥性を向上させる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、有機繊
維の添加は不定形耐火物の施工に必要な流動性を低下す
りため、その添加量には自ずと限度があり、十分な乾燥
性を得るだけの量を添加することができない。

【０００５】不定形耐火物は施工時に十分な流動性を発
揮しないと、施工体の緻密性および強度の低下を招く。
この不定形耐火物が吹付材あるいは圧入材の場合、さら
にノズル詰まりを生じやすいという問題がある。また、
吹付材では付着性低下の原因にもなる。本発明は不定形
耐火物において、流動性を低下させることなく乾燥性の
向上を図ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴とするとこ
ろは、耐火性骨材１００重量部に対し、平均粒径５〜２
００μｍのアクリロニトリルの重合体および／またはア
クリロニトリル含有量の高い共重合体からなる球状中空
粒０．００５〜１重量部と有機短繊維０．０１〜０．７
重量部を添加して製造される不定形耐火物である。本発
明による不定形耐火物は、高流動性を維持しつつ優れた
乾燥性を示す。この効果は以下の機構によるものと思わ
れる。

【０００７】アクリロニトリルの重合体またはアクリロ
ニトリル含有量の高い共重合体よりなる球状中空粒は、
熱可塑性樹脂であり、しかもその軟化温度が水蒸気発生
の温度域とほぼ同じであること、さらにはその形態が中
空粒であることにより、乾燥の際の水蒸気の発生時に
は、耐火物組織中に空隙が確実に形成される。しかし、
この空隙は耐火物組織中において個々に独立しており、
水蒸気の逃路としては十分に機能しない。本発明では、
有機短繊維との併用添加で有機短繊維により形成される
長尺の通気路が前記球状中空粒で形成された独立した空
隙を連通させることで、乾燥性が格段に向上する。

【０００８】このようにアクリロニトリルの重合体また
はアクリロニトリル含有量の高い共重合体よりなる球状
中空粒の添加は、有機短繊維との組合せによって優れた
乾燥性を生じることから、その分、流動性低下の原因と
なる有機短繊維の添加量を低減させることができる。そ
の結果、本発明により得られる不定形耐火物は、流動性
を低下させることなく優れた乾燥性を得ることができ
る。

【０００９】一般に球状中空粒は比重が小さいため、不
定形耐火物への添加は耐火性骨材とに比重分離が生じ
る。本発明で使用する球状中空粒はセラミック質と違っ
て比重の小さい有機質であるため、なおさらである。本
発明ではこの問題を、球状中空粒を平均粒径５〜２００
μｍに限定したことで解決し、均一組織の強度に優れた
不定形耐火物施工体を得ることができる。この比重分離
の防止は、粒径がこの限定範囲の球状中空粒はきわめて
細粒であることで、個々の球状中空粒に生じる浮力が低
減したことによる。

【００１０】また、セラミック球状中空粒では、不定形
耐火物が施工前に行う混練あるいはホッパーからの切り
出しの際に受ける機械的応力で破損されやすいという問
題がある。これに対し本発明で使用するアクリロニトリ
ルの重合体またはアクリロニトリル含有量の高い共重合
体よりなる球状中空粒は、その可撓性によって破損の問
題がなく、その役割をいかんなく発揮する。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明の不定形耐火物は、流し込
み材、吹付材、圧入材などが対象となる。吹付け施工は
乾式と湿式とがあるが、本発明の不定形耐火物はいずれ
の施工法にも使用できる。また、湿式吹付け施工法にお
いて、例えば特開昭５４−６１００５号公報に提案され
ているように、練り土状または泥しょう状に調整した吹
付材を、ノズル先端部で硬化剤を添加して吹付ける施工
法にも使用できる。

【００１２】本発明の不定形耐火物に使用する耐火性骨
材の具体例は従来の不定形耐火物の場合と特に変わりな
く、マグネシア、スピネル、アルミナ、シリカ、シリカ
−アルミナ、ジルコン、カルシアなどから選ばれる一種
以上を主材とし、必要によりこれにクロミア、炭素、炭
化珪素、窒化珪素、炭化硼素、揮発シリカ、粘土、フラ
イアッシュなどから選ばれる一種以上を組み合わせる。
また、断熱性の高い不定形耐火物にする場合は、バーミ
ュキュライト、アルミナ中空粒などの中空あるいは多孔
質耐火原料を耐火性骨材に一部に使用してもよい。

【００１３】前記の耐火性骨材の組み合わせによって本
発明の対象となる不定形耐火物は、例えばアルミナ質、
マグネシア質、アルミナ−マグネシア質、マグネシア−
カルシア質、アルミナ−カーボン質、アルミナ−スピネ
ル質、アルミナ−スピネル−マグネシア質、アルミナ−
シリカ質、アルミナ−炭化珪素−カーボン質などに調整
できる。

【００１４】本発明では、平均で５〜２００μｍのアク
リロニトリルの重合体および／またはアクリロニトリル
含有量の高い共重合体よりなる球状中空粒を使用する。
アクリロニトリル含有量の高い共重合体の具体例は、ア
クリロニトリルに対して（メタ）アクリレート系モノマ
−、スチレン系モノマー、ハロゲン化ビニル、ハロゲン
化ビニリデン、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニルピリジ
ン、クロロプレンなどを共重合させて得られる共重合体
である。

【００１５】また、この重合体および／または共重合体
は、他のコモノマ−や架橋剤（ジビニルベンゼン、エチ
レングリコ−ルジ（メタ）アクリレ−ト、トリエチレン
グリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプ
ロパントリ（メタ）アクリレート、１，３ブチレングリ
コールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリ
レート、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシア
ヌレート等）を含んでいてもよい。

【００１６】本発明における球状中空粒の粒径は平均で
５〜２００μｍとし、さらに好ましくは５〜１００μｍ
である。また、最大粒径は３００μｍ以下が好ましい。
平均粒径が５μｍ未満では不定形施工体内に形成される
空隙が小さいためか十分な乾燥性が得られない。平均粒
径が２００μｍを超えると比重分離が著しくなって施工
体組織が不均一となり、施工体の強度低下を招く。な
お、これら粒径の測定法は、例えば実体顕微鏡によって
得られた画像を画像処理装置によって解析する顕微鏡法
などによって行なうことができる。

【００１７】アクリロニトリルの重合体またはアクリロ
ニトリル含有量の高い共重合体よりなる球状中空粒は、
例えば発泡剤を内包した状態で加熱し、発泡剤を膨張さ
せることによって製造される。その際、発泡剤としては
例えばｎ−ペンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブ
タン、イソブタン、ヘキサン、石油エーテルの如き炭化
水素類、塩化メチル、塩化メチレン、ジクロロエチレ
ン、トリクロロエタン、トリクロルエチレンの如き塩素
化炭化水素類、トリクロロフルオロメタン、ジクロロフ
ルオロメタン、ジクロロフルオロエタン、ジクロロペン
タフルオロプロパンの如き特定フレオン類や代替フレオ
ン類などが挙げられるが、これらに限られるものではな
い。

【００１８】本発明で使用する球状中空粒は、前記発泡
剤を内在させた場合は加熱下において膨張するが、不定
形耐火物への添加の際の形態は、予め膨張させた予備膨
張粒、膨張前の膨張性粒のいずれでもよい。発泡前の膨
張性粒は加熱を受けると膨張し、その粒径が大きくな
る。しかし、流し込み材に添加した場合、加熱を受ける
のは流し込み材施工後の乾燥時であり、その乾燥時には
耐火性骨材によって周囲を拘束されていることで膨張が
抑えられ、添加時とほぼ同じ粒径をもって空隙を形成す
る。

【００１９】本発明で使用するこのアクリロニトリルの
重合体またはアクリロニトリル含有量の高い共重合体よ
りなる球状中空粒は、市販品より入手することができ
る。例えば日本フィライト（株）の「商標：ＥＸＰＡＮ
ＣＥＬ（商品符号５５１ＤＥ，５５１ＷＥ，４６１Ｄ
Ｅ，０９１ＤＥ，５５１ＷＵなど）」、松本油脂製薬
（株）の「商標：マツモトマイクロスフェアー（商品符
号Ｆ−３０，Ｆ−５０など）」などである。

【００２０】この球状中空粒の割合は、耐火性骨材１０
０重量部に対し０．００５〜１重量部とする。さらに好
ましくは０．０１〜０．５重量部である。０．００５重
量部未満では乾燥性付与の効果に劣り、１重量部を超え
ると不定形耐火物の施工体強度が低下する。なお、この
本発明における球状中空粒はきわめて軽量なため、取り
扱い時の飛散防止などの作業性の面から、水分などによ
って予め湿潤状態にして使用するのが好ましい。

【００２１】本発明における球状中空粒を湿潤状態で添
加した場合の添加量は、固形分換算では前記の割合と同
じである。湿潤状態では重量が増すので、湿潤の水分量
にもよって異なるが、０．０３〜７重量部が好ましい。

【００２２】有機短繊維の具体例は、ビニロン（ＰＶＡ
を含む）、ナイロン、ポリエステル、ポリエチレン、ポ
リプロピレンなどである。その寸法は、長さ１〜２０ｍ
ｍが好ましい。また、添加割合は耐火骨材１００重量部
に対し、０．０１重量部では不定形耐火物施工体の乾燥
性に劣り、０．７重量部を超えると不定形耐火物の施工
時の流動性が低下する。

【００２３】さらに、不定形耐火物として必要な結合
剤、分散剤などを添加することは従来材質と同様であ
る。結合剤の具体例はアルミナセメントが最も一般的で
且つ有効であるが、これに限ることなく、他にも例えば
マグネシアセメント、ポルトランドセメント、リン酸、
リン酸塩、ケイ酸塩、シリカゾル、アルミナゾル、ホウ
酸塩、乳酸塩などから選ばれる一種以上を使用する。こ
の結合剤の添加量は不定形耐火物の材質、施工方法など
に合わせ、耐火性骨材１００重量部に対して好ましくは
１〜１５重量部の範囲内で調整する。

【００２４】湿式吹付け法において、ノズル内で硬化剤
を添加して吹付ける場合に使用される硬化剤としては、
例えばケイ酸ソーダ、消石灰、酸化カルシウム、酸化マ
グネシウム、アルミン酸ソーダ、アルミン酸カリウム、
カルシウムアルミネート類などである。

【００２５】分散剤は不定形耐火物の施工時の流動性を
付与するものあり、具体例としては、無機系の珪酸塩、
炭酸塩、リン酸塩、有機系のポリカルボン酸塩、無水カ
ルボン酸の重合物、芳香族多環縮合物スルホン酸塩系、
メラニン樹脂スルホン酸塩系、リグニンスルホン酸塩
系、ポリアクリル酸塩などから選ばれる一種以上であ
る。その好ましい添加量は、耐火性骨材１００重量部に
対して０．０１〜１重量部である。

【００２６】本発明の不定形耐火物は、さらに金属繊
維、界面活性剤、疑集剤、減水剤、金属粉（例えばＡ
ｌ、Ｓｉあるいはその合金など）、発泡剤、酸化防止
剤、消化防止剤、硬化遅延剤、硬化促進剤、粗大耐火粒
子などを添加してもよい。これらの具体的な材質および
量は、従来の不定形耐火物と同様にすれば足りる（特開
平８−２９７５号公報、特開平７−１８７８１６号公
報、特開平４−５９６６５号公報を参照）。また、本発
明の効果を阻害しない範囲において、さらに本発明にお
ける球状中空粒以外の樹脂あるいは発泡樹脂などの消失
性空隙形成材を添加してもよい。

【００２７】施工水分の適正量についても従来の不定形
耐火物と特に変わりなく、不定形耐火物の材質あるいは
その施工方法によって適宜決定される。また、その施工
は被施工部に直接施工する他、予め成形したプレキャス
ト品をもって施工してもよい。 なお、本発明により得
られる不定形耐火物は、球状中空粒による耐火物組織内
への微細空隙の形成により、断熱性および軽量化の効果
を併せもつ。

【００２８】

【実施例】以下に本発明実施例とその比較例を示す。表
１は、各例で使用した球状中空粒および有機短繊維の詳
細である。表２は、不定形耐火物の各例における配合組
成とその試験結果である。

【００２９】また図１は、表１の実施例２（球状中空粒
と有機短繊維との併用添加品）を基本配合とし、有機短
繊維の添加量のみを変化させた場合の乾燥性および流動
性の推移をグラフで示したものである。図２は、表１の
比較例２（球状中空粒の添加なし）を基本配合とし、有
機短繊維の添加量のみを変化させ、乾燥性および流動性
の推移をグラフで示したものである。

【００３０】

【表１】

【００３１】

【表２】

【００３２】表２の各例は、各配合物をミキサーにて混
練後、型枠に流し込み、２４時間養生後、加熱乾燥し
た。試験方法は以下のとおり。 流動性；各配合物を混練後、下端の内径１００ｍｍのコ
ーン状型枠を用いて測定した。全く流動しない状態が１
００ｍｍであり、この寸法が大きほど流動性に優れる。

【００３３】組織強度；乾燥条件を１１０℃×２４時間
で加熱乾燥とした施工体について、室温下で曲げ強さを
測定した。 乾燥性；施工体の通気率と耐爆裂性を試験した。通気率
は、施工体の加熱乾燥を５００℃×２４時間で行った
後、ＪＩＳ−Ｒ２１１５に準じて測定した。耐爆裂性
は、７５０℃に昇温後の電気炉に、前記養生後の施工体
を入れ、急加熱乾燥を行い、該施工体の膨れあるいは爆
裂の程度を試験した（○…乾燥性良好、△…膨れあり、
×…爆裂あり）。

【００３４】比重分離度；施工体の切断面から比重分離
の程度を観察した（○…分離なし、または分離僅少、×
…分離）。 図１のグラフから、本発明における球状中空粒を添加し
た材質では有機繊維の添加でその流動性が低下するもの
の、その低下傾向は大幅に抑制され、しかも有機繊維の
添加による乾燥性の向上が著しい。図２のグラフから
は、有機繊維のみの添加では有機繊維の添加量とともに
流動性の低下傾向が著しく、乾燥性の向上についても本
発明で見られるような顕著さがない。

【００３５】以上の傾向は、表１に示す各例の試験結果
においても同様である。すなわち、表１の実施例１〜５
の不定形耐火物は、いずれも流動性および乾燥性に優れ
た効果を発揮する。また、比重分離もほとんど認められ
ず、これに前記した流動性の良さとの相乗作用により、
施工体強度にも優れている。

【００３６】これに対し、有機短繊維、球状中空粒とも
に添加していない比較例１は乾燥性がきわめて悪い。有
機短繊維を添加しない比較例３および有機短繊維の添加
量が少ない比較例４は、いずれも乾燥性に劣る。比較例
２は有機短繊維を添加したが、本発明における球状中空
粒を併用しておらず、流動性に劣る。

【００３７】比較例５は有機短繊維の添加量が多く、流
動性に劣る。本発明における球状中空粒の添加量が少な
い比較例６、本発明で使用する球状中空粒の粒径が小さ
過ぎる比較例８は、乾燥性に劣る。本発明で使用する球
状中空粒の添加量が逆に多過ぎる比較例７は、強度に劣
る。比較例９は、本発明で使用する球状中空粒の粒径が
大き過ぎるために比重分離が生じ、強度が劣る。また、
比較例１０は球状中空粒が無機質のために乾燥性の効果
がない。

【００３８】本発明により得られる不定形耐火物は、転
炉、高炉樋、高炉樋カバー、混銑車、混銑炉、電気炉、
真空脱ガス炉、取鍋、鍋蓋、タンディッシュカバー、均
加熱炉、非鉄金属炉、化学工業炉、焼却炉、ボイラー、
ガラス炉、セメント工業炉などにおける内張り材あるい
はその補修材として使用できる。また、球状中空粒と有
機短繊維との併用で形成される空隙部の内在によって断
熱性にも優れており、耐火性断熱材としても有効であ
る。

【００３９】

【発明の効果】本発明による不定形耐火物は、以上のよ
うに流動性を損なうことなく優れた乾燥性を示す。流動
性の良さは施工体の緻密性および強度の向上を図る。こ
の流動性は、不定形耐火物の施工法によっては付着性あ
るいはノズル詰まり防止にも有効である。一方、乾燥性
は急加熱による施工体の膨れや乾燥爆裂を防止し、乾燥
時間を大幅短縮し、施工能率の向上を図る。このように
本発明により得られた不定形耐火物にとって重要な前記
の二特性を兼ね備え、しかも、ここで使用する球状中空
粒が比重分離がないこと、さらにはその可撓性により、
不定形耐火物がもつ施工性良さの効果を十分に発揮する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する球状中空粒を添加した不定形
耐火物において、有機短繊維の添加量とその変化に伴う
乾燥性および流動性の推移を示したグラフである。

【図２】不定形耐火物おいて、有機短繊維の添加量に対
する施工体の乾燥性および流動性の推移を示したグラフ
である。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】耐火性骨材１００重量部に対し、平均粒径
   ５〜２００μｍのアクリロニトリルの重合体および／ま
   たはアクリロニトリル含有量の高い共重合体からなる球
   状中空粒０．００５〜１重量部と有機短繊維０．０１〜
   ０．７重量部を添加して製造される不定形耐火物。
2. 【請求項２】耐火性骨材１００重量部に対し、平均粒径
   ５〜２００μｍのアクリロニトリルの重合体および／ま
   たはアクリロニトリル含有量の高い共重合体からなる湿
   潤状態の球状中空粒を固形分換算で０．００５〜１重量
   部と有機短繊維０．０１〜０．７重量部を添加して製造
   される不定形耐火物。
3. 【請求項３】耐火性骨材１００重量部に対し、平均粒径
   ５〜２００μｍのアクリロニトリルの重合体および／ま
   たはアクリロニトリル含有量の高い共重合体からなる湿
   潤状態の球状中空粒０．０３〜７重量部と有機短繊維
   ０．０１〜０．７重量部を添加して製造される不定形耐
   火物。