JPH11268963A

JPH11268963A - 断熱性キャスタブル耐火物

Info

Publication number: JPH11268963A
Application number: JP10092537A
Authority: JP
Inventors: Hidetoshi Kamio; 英俊神尾
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1998-03-20
Filing date: 1998-03-20
Publication date: 1999-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】軽量耐火骨材を添加した断熱性キャスタブル
耐火物において、均一組織の施工体を得ることを目的と
する。【解決手段】軽量耐火性骨材を含む耐火性骨材１００
重量部に対し、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平均
粒径１０〜２００μｍのガス内包球状中空粒を、固形分
換算で０．０１〜２重量部添加して製造される断熱性キ
ャスタブル耐火物。

Description

【発明の詳細な説明】【発明の属する技術分野】

【０００１】本発明は、施工性に優れた断熱性キャスタ
ブル耐火物に関する。

【０００２】

【従来の技術】断熱性キャスタブル耐火物において、そ
の断熱作用は熱エネルギー損失の低減、窯炉機器の耐熱
保護などの効果をもつ。また、断熱性は二酸化炭素の発
生源となる熱供給を低減することで、最近特に問題視さ
れている地球温暖化防止からも重要である。

【０００３】キャスタブル耐火物における断熱性の付与
は、耐火骨材の一部を例えばパーライト、バーミキュラ
イト、アルミナ中空粒などの軽量耐火性骨材に置き換え
ることで行なわれている。例えば特開昭５６−５０１７
１号公報などに見られるとおりである。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、軽量耐火性性
骨材の添加は、キャスタブル耐火物の施工時の流動性を
低下する。また、軽量耐火性骨材は比重が小さいために
他の耐火骨材との比重分離を生じ、均一組織の施工体が
得られ難い。

【０００５】本発明は軽量耐火骨材を添加した断熱性キ
ャスタブル耐火物において、上記従来の問題を解決する
ことを目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明の断熱性キャスタ
ブル耐火物は、軽量耐火性骨材を含む耐火性骨材に対
し、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平均粒径１０〜
２００μｍのガス内包球状中空粒（以下、ガス内包球状
中空粒と称する）を添加して製造される。

【０００７】本発明による断熱性キャスタブル耐火物
は、軽量耐火性骨材の添加による施工時の流動性の低下
を大幅に改善することができる。これは、ガス内包球状
中空粒が球状によるベアリング効果に加え、中空樹脂粒
であることによる可撓性を有しているためと考えられ
る。

【０００８】本発明による断熱性キャスタブル耐火物
は、施工体組織の比重分離防止にもきわめて有効であ
る。これは、ガス内包球状中空粒が平均粒径が２００μ
ｍ以下ときわめて微細でしかも球状であることにより、
キャスタブル耐火物の施工時において、この球状中空粒
の介在で耐火物組織のマトリックス部が、剪断速度が増
すに従って粘性が低下するいわゆる擬可塑性流動を生
じ、軽量耐火骨材が前記の粘性で浮上し難くなるためと
思われる。

【０００９】また、本発明で使用するガス内包球状中空
粒は、それ自身のよる耐火物組織内での空隙形成によ
り、キャスタブル耐火物の断熱性をより一層向上させ
る。微細な球状中空粒としては、他にもアルミナ質中空
粒などが知られているが、硬質の中空粒のためか前記の
擬可塑性流動が生じ難き、比重分離防止の効果に劣る。

【００１０】しかも、アルミナ質中空粒を本発明で使用
するガス内包球状中空粒程度の細粒にした場合、殻厚が
きわめて薄くなり、無機質のために可撓性がないことで
キャスタブル耐火物混練時にミキサーなどによる機械的
応力で破損しやすく、球状粒としての効果が十分に発揮
できない。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明のキャスタブル耐火物に使
用する軽量耐火性骨材および軽量耐火性骨材以外の耐火
性骨材は、いずれも従来の断熱性キャスタブル耐火物に
使用されているものと特に変わりない。軽量耐火性骨材
としては、例えばアルミナ質、シリカ質またはアルミナ
−シリカ質よりなる多孔質粒、中空粒、または発泡粒で
ある。具体例としては軽量アルミナ、軽量シャモット、
パーライト、バーミキュライト、アルミナ質中空粒、ア
ルミナ−シリカ質中空粒、アッシュバルーン、ガラスバ
ルーン、ガラスバルーンなどから選ばれる一種以上であ
る。

【００１２】軽量耐火性骨材以外の耐火性骨材は、マグ
ネシア、スピネル（ＭｇＯ・Ａｌ₂Ｏ₃）、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する。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、などから
選ばれる一種以上を組み合わせる。

【００１３】以上の耐火性骨材の組み合わせによって、
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−
カーボン質などの断熱性キャスタブル耐火物に調整する
ことができる。

【００１４】本発明で使用するガス内包球状中空粒は、
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。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。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。

【００１５】このガス内包球状中空粒は、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。

【００１６】ガス内包球状中空粒の粒径は平均で１０〜
２００μｍとし、さらに好ましくは１０〜１００μｍで
ある。また、最大粒径は３００μｍ以下が好ましい。平
均粒径が１０μｍ未満ではキャスタブル耐火物に対する
断熱性付与の効果に劣る。平均粒径が２００μｍを超え
ると比重分離防止の効果が得られない。なお、これらガ
ス内包球状中空粒の粒径は、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
法などによって測定することができる。

【００１７】本発明で使用するこ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：ＥＸ
ＰＡＮＣＥＬ（商品符号５５１ＤＥ，５５１ＷＥ，４６
１ＤＥ，０９１ＤＥ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−３
０Ｅ，Ｆ−５０Ｅなど）」などである。

【００１８】このガス内包球状中空粒の添加割合は、耐
火性骨材１００重量部に対し固形分換算で０．０１〜２
重量部が好ましい。さらに好ましくは０．０５〜１重量
部である。添加量が少ないとキャスタブル耐火物施工時
の流動性低下防止および比重分離防止の効果に劣る。ま
た、断熱効果も不十分となる。添加量が多いとキャスタ
ブル耐火物施工体の強度が劣る。

【００１９】なお、この本発明におけるガス内包球状中
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、水分などによってその表面を予め湿
潤状態にして使用するのが好ましい。ガス内包球状中空
粒について前記したの添加割合は固形分換算での表示で
あって、湿潤させた場合、湿潤水分の量にもよるが、そ
の重量は約７倍になる。したがって、固形分換算０．０
１〜２重量部は湿潤状態では、約０．０７〜１４重量部
となる。

【００２０】キャスタブル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の他、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
剤の添加量はキャスタブル耐火物の材質、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
１〜３０重量部の範囲内で調整する。

【００２１】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。

【００２２】本発明の断熱性キャスタブル耐火物は、吹
付け施工も可能である。ノズル内で硬化剤を添加しての
吹付け施工では、その硬化剤として例えばケイ酸ソー
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
ネート類などを使用する。

【００２３】本発明の断熱性キャスタブル耐火物は、さ
らに粘土、ベントナイト、ＣＭＣ、揮発シリカ、フライ
アッシュ、有機繊維、セラミック繊維、金属繊維、界面
活性剤、疑集剤、減水剤、金属粉（例えばＡｌ、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。また、本発明の効果を阻害しない範囲であ
れば、おが屑、樹脂片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。

【００２４】施工水分の適正量についても従来の断熱性
キャスタブル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。

【００２５】

【実施例】以下に本発明実施例とその比較例を示す。表
１は各例で使用した軽量耐火骨材と球状微細粒の品質で
ある。表２は各例の断熱性キャスタブル耐火物におい
て、その配合組成と試験結果である。ここで使用したガ
ス内包球状中空粒Ａ〜Ｃはいずれも予め水分をもってそ
の表面を湿潤処理したものであり、表２に示す添加割合
は水分を除いた固形成分換算で表示した。また、試験方
法の詳細は以下のとおりである。

【００２６】流動性；各配合物をミキサーで混練後、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１００ｍｍであり、この寸法が大
きいほど流動性に優れる。

【００２７】比重分離度；配合組成をミキサーで混練
後、流し込み施工して得た施工体を５００℃×８時間で
加熱乾燥後、上部と下部のそれぞれについて見掛気孔率
を測定し、その見掛気孔率の差から比重分離の程度を判
断した。すなわち、見掛気孔率の差が大きいほど比重分
離の程度が大きい。

【００２８】組織強度；配合組成をミキサーで混練後、
流し込み施工して得た施工体を１１０℃×２４時間で加
熱乾燥後、室温下で曲げ強さを測定した。断熱性；前記と同様にして得た施工体について、ＪＩ
Ｓ：Ｒ２６１８−７９（耐火断熱れんがの熱線法による
熱伝導率の試験方法）に準じて熱伝導率を測定した。

【００２９】

【表１】

【００３０】

【表２】

【００３１】表１の実施例１〜８の断熱性キャスタブル
耐火物は、いずれも組織強度、断熱性、施工性共に優れ
ている。これに対し比較例１は本発明で使用するガス内
包球状中空粒の添加がないため、断熱性および施工性に
劣る。比較例２は微細球状粒にアルミナ−シリカ質球状
中空粒を使用したものであり、流動性に劣る。比較例３
はガス内包球状中空粒の粒径が本発明の限定範囲より大
きく、比重分離防止の効果に劣る。

【００３２】図１は、表１の実施例３を基本配合とし、
ガス内包球状中空粒の平均粒径のみを変化させ、キャス
タブル耐火物の比重分離度とガス内包球状中空粒の平均
粒径との関係を示したグラフである。本発明で限定した
平均粒径の範囲内のガス内包球状中空粒を添加したもの
が、比重分離が小さいことが確認される。

【００３３】本発明の断熱性キャスタブル耐火物は、流
し込み、圧入、吹付けなどによって施工される。その用
途は、例えば転炉、高炉樋、高炉樋カバー、混銑車、混
銑炉、電気炉、電気炉炉蓋、真空脱ガス炉、取鍋、鍋
蓋、タンディッシュ、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、陶磁器窯炉などに対する内張り
材あるいは内張り材の背面材として使用される。また、
内張り材表面のコーティング材としても使用できる。

【００３４】

【発明の効果】本発明によれば以上のとおり、断熱性お
よび施工性を兼ね備えた断熱性キャスタブル耐火物を得
ることができる。断熱性キャスタブル耐火物は、熱エネ
ルギー損失の低減、窯炉機器の耐熱保護のみならず、地
球環境の保護にも寄与することから、本発明の価値は大
きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】断熱性キャスタブル耐火物の比重分離度とガス
内包球状中空粒の平均粒径との関係を示したグラフであ
る。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】軽量耐火性骨材を含む耐火性骨材に対し、
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平均粒径１０〜２０
０μｍのガス内包球状中空粒を添加して製造される断熱
性キャスタブル耐火物。
【請求項２】軽量耐火性骨材がアルミナ質、シリカ質ま
たはアルミナ−シリカ質よりなる多孔質粒、中空粒また
は発泡粒である請求項１記載の断熱性キャスタブル耐火
物。
【請求項３】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平均粒
径１０〜２００μｍのガス内包球状中空粒の添加割合
が、耐火性骨材１００重量部に対し固形分換算で０．０
１〜２重量部である請求項１または２記載の断熱性キャ
スタブル耐火物。