JPS60246256A - 耐火レンガ用バインダ−組成物 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、耐火レンガ用バインダー組成物に係り、転
炉、電気炉、高炉等の内張りに使用４るだめの耐火レン
ガを製造する際に使用する耐火レンガ用バインダー組成
物に関する。

（従来技術〕 鉄等の金属の精練に使用する＾炉、転炉、電気炉その他
の窯業に使用する窯業用炉では、高温で苛酷な条件に晒
されるため、その内壁面にマグネシア−炭素系レンガ、
アルミナ−炭素系レンガ、炭素質系レンガ等の耐火レン
ガが内張されるが、これらの耐火レンガはそのいずれも
耐火材料や炭素材料で構成された骨材にバインダーを配
合して所定の形状に成型することにより製造されている
。

これらの耐火レンガについては、それが高温で苛酷な条
件の下に使用されるものであるから、熱間強面が大で耐
蝕性に優れたものであることが要求される。このため、
耐火レンガを製造する際に使用されるバインダーについ
ても、厳しい条ｆ１が要求され、骨材に配合されて適当
な可塑性や粘肴性あるいは成型性を与えるだけでなく、
残炭率が高く、熱間強度を向上させ、しかも、耐酸化性
や耐蝕性にも優れていることが要求される。

このような目的で耐火レンガを製造する際に使用するバ
インダーとしては、従来より石油系ピッチや石炭系ピッ
チ等のピッチ系のものやフェノール樹脂やフラン変性フ
ェノール樹脂等のフェノール樹脂系のものが使用されて
いる。ところで、ビッグ系バインダーは、フェノール樹
脂系バインダーに比較して易黒鉛化性であり、バインダ
ー単体で比較した場合にはピッチ系の方がフェノール樹
脂系のものより優れているが、ピッチ系バインダーは、
加熱混線を必要とする、成型時の充填性が悪い等のレン
ガ製造時の作業性に劣る欠点があるほか、熱処理時の膨
張によりレンガ物性が低下し、レンガの性能としては、
フェノール樹脂系バインダーを使用したレンガより劣る
結果どなっている。

このため、最近のカーボン含有レンガのバインダーとし
ては、フェノール樹脂が主流となっている。

しかしながら、最近の製鋼窯炉の使用条件は、年々苛酷
化しつつあり、フェノール樹脂系バインダーでは、その
耐用性に限界が見え初め、ビッグ系バインダーの持つ優
れた性能に肴目せざるを得ない。

そこで、このような問題を考慮して、ピッチ系のものと
フェノール系のものとを所定の割合で配合することによ
り両者の長所を兼ね備えた混合系のバインダーが提案さ
れている。しかしながら、この混合系のバインダーにお
いても焼成後の残炭率、粘度に依存する混線性等の種々
のバインダー物性についてそのいずれをも満足すると言
うものではなく、より優れたバインダー物性を与える耐
火物用バインダー組成物の開発が要請されていた。

〔発明の目的〕

本発明は、係る観点に鑑みて創案されたもので、その目
的とするところは、熱間強度が大で耐蝕性に優れた耐火
レンガを製造することができるばかりでなく、低粘度で
混線時の作業性にも優れ、しかも、熱処理時の硬化速度
が早くて成型性に優れた耐火レンガ用バインダー組成物
を提供（ることにある。

〔発明の構成） すなわち、本発明は、フェノール樹脂１５〜６５重量％
、精製ピッチ７〜５０重ｊ１％及び高沸点フェノール類
１８〜４４重量％を含有し、これら三成分の合計が６０
重社％以上の耐火レンガ用バインダー組成物である。

本発明で使用するフェノール樹脂としては、フェノール
、キシレノール、クレゾール等のフェノール類とホルム
アルデヒドとを酸性触媒の存在下に反応させて樹脂化し
た熱可塑性のノボラック型フェノール樹脂が耐火レンガ
の成型作業の際にお１プる作業性の面から好適であるが
、上記フェノール類とホルムアルデヒドとを塩基性触媒
の存在下に反応させて得られる熱硬化性のレゾール型フ
ェノール樹脂も使用でき、また、芳香族炭化水素、フラ
ン、ロジン、リグニン、脂肪酸、乾性油等で変性した変
性フェノール樹脂であってもよい。このフェノール樹脂
は、耐火レンガを製造した際にお【ノる残炭率が高い。

　５　− また、上記精製ピッチは、それが石油系のものであって
もまた石炭系のものであっても良いが、芳香族性の高い
ものが好ましい。この精製ピップは、任意の炭化水素、
例えば、コークス製造の際に得られるコールタール、原
油、ナフサ等を原料とし、蒸溜や熱処理等の手段によっ
て得られる。

また、ピッチは、その軟化点により軟化点７０℃以下の
軟ピツチ、軟化点７０〜８５℃の中ピツチ及び軟化点８
５℃以上の硬ピツチとに分類されるが、好ましくは軟ピ
ツチ又は中ピツチである。さらに、これらのピッチにつ
いては、ピッチ中にキノリンネ溶分が通常５〜１５重程
度含まれているが、このキノリンネ溶分が多聞に存在で
ると、耐火レンガのバインダーとして使用した際にその
分散性に悪影響を及ぼすだけでなく、その貯蔵安定性に
も悪影響を及ぼし、その結束製造される耐火レンガの強
度も低下するので、好ましくはこのキノリンネ溶分を１
％以下、より好ましくは０．１％以下に分離除去する。

この精製ピッチは耐火レンガを製造した際における残炭
率が高いだけでな　６− り、優れたバインター物性を発揮する。

上記精製ピッチと共に使用する高沸点フェノール類とし
ては、クレゾール類、２，３−キシレノール、２．４−
キシレノール、２．５−キシレノール、２．６−キシレ
ノール等のキシレノール類、２．４．６−ｔ−リメチル
フェノール等のトリメチルフェノール類、エチルフェノ
ール類、メチル・エチルフェノール類等を挙げることが
できる。このような高沸点フェノール類は、単一の化合
物であっても、また、２種以−［の化合物を含む混合物
であってもよく、例えば、タール酸を蒸溜して（ｑられ
る高沸点タール酸であってもよいが、好ましくは２，４
−キシレノール溜升である。この高沸点フェノール類も
上記フェノール樹脂や精製ピッチと同様に高い残炭率を
示１ほか、フェノール樹脂及び精製ピッチの双方に対し
て優れた相溶性を示し、耐火レンガを製造した際にフェ
ノール樹脂と反応して強固なカーボン結合を生ぜしめ耐
火レンガの強度を向上させる。

本発明においては、上記各成分に加えて、他の成分、例
えば高沸点芳香族炭化水素油、アルコール系溶剤、水、
界面活性剤等を相溶性の向ｌ二あるいは粘度低下の目的
で配合することができる。

この目的で使用される高沸点芳香族炭化水素油としては
、アルキルベンゼン類、ナフタリン類、アルキルナフタ
リン類、アン１−ラセン類、どフにル類、ジベンゾフラ
ン類、フルオレン類、フＪナントレン類等の炭化水素油
の１種又は２種以Ｆからなる炭化水素油が挙げられるが
、フＪノントレン含有溜升が好ましい。このＪ、うな溜
升としては、」−ルタールを蒸溜して得られるタール油
若しくはこれを精製して得られる中性油分であり、沸点
範囲１８５〜３７０℃のものがある。また、アルコール
系溶剤としてはエチレングリコール、ジエチレングリコ
ール、トリエチレングリフ１−ル、テトラエチレングリ
コール、プロピレングリコール、ジプロピレングリコー
ル、ヘキシレングリ−１−ル等のグリコール類、グリセ
リン、ジグリしリン等のグリセリン類、メタノール、オ
クブルアルコール、ノニルアルコール等のモノアル」−
ル類を挙げることができる。

上記高沸点芳香族炭化水素油は、親油性であるにも拘ら
ずフェノール樹脂、精製ピッチ及び高沸点フェノール類
に対して優れた相溶性を示す。また、アルコール系溶剤
は、フェノール樹脂に対して優れた溶解性を示すほか、
耐火レンガの製造の際に骨材に対して親和性を示しバイ
ンダー組成物とｆＲ材との間の馴染みを良くする。さら
に、水はフェノール樹脂と骨材の双方に対して優れた親
和性を示すほか、界面活性剤はバインダー組成物の分散
安定性に寄与すると共にバインダー組成物と骨材どの親
和性を向上ざゼる。

上記フェノール樹脂、精製ピッチ及び高沸点フェノール
類の配合割合については、フェノール樹脂が１５〜６５
重量％、好ましくは２０〜６０重傷％、より好ましくは
３０〜５０重量％であり、精製ピッチが７〜５０重ａ％
、好ましくは８〜４０重量％、より好ましくは１０〜２
０重市％であり、また、高沸点フェノール類が１８〜４
４重開％、好ましくは２０〜４０重量％であり、これら
　９− 三成分の合削が６０重量％以上、好ましく　１．１７０
重量％以上、より好ましくは８０Φ吊％以１（・ある。

フェノール樹脂については、その配合割合が少ないと残
炭率が低下して熱間強度が悪化づるほか、ゲルタイムも
長くなり、反対に多Ｊぎると粘度が高くなりすぎるほか
、一定ｍ以ｌ−加えてｔ）耐火レンガの物性の向上痘合
が低下づる。ま／、＝、精製ピッチについては、その配
合割合が少イ【いと残炭率が低下するほか、耐火レンガ
の物ｆ１も改舊（１れず、反対に多すぎると活劇が轟く
なるけが、ゲルタイムも長くなる。ざらに、高沸白）Ｊ
ノール類は、上記フェノール樹脂及び精製ピッチの相溶
性の向上のみならず硬化剤として使用づるへ一１リメチ
レンテトラミンと反応して残炭率の向１にｂ寄与するが
、多１ぎると骨材に対する馴染みが低下する。

また、上記高沸点芳香族炭化水素油、アル−１−ル系溶
剤、水及び界面活性剤を配合４る場合におけるその配合
割合は、高沸点芳香族炭化水素油については通常１〜５
巾削％、好ましく　ｌ；Ｌ　２−４重−１０− 吊％であり、アルコール系溶剤については通常５〜２０
重量％、好ましくは７〜１５重量％であり、水について
は通常１〜５重量％、好ましくは２〜４重量％であり、
また、界面活性剤については通常０．５〜５重量％、好
ましくは１〜４重石％である。これらの高沸点芳香族炭
化水素油、アルコール系溶剤、水及び界面活性剤は、バ
インダー組成物を調製する際における粘度や分散性、あ
るいは耐火レンガを製造する際又はした際にお（プる残
炭率やゲルタイム等を考虞し、上記範囲内で適宜添加す
る。

本発明のバインダー組成物を調ｗＡ？ｌる際には、］−
記フエノール樹脂、精製ピッチ及び高沸点フェノール類
あるいはこれらに加えて上記高沸点芳香族炭化水素油、
アルコール系溶剤、水及び界面活性剤を所定の割合で配
合し、均一に溶解Ｊればよい。

本発明のバインダー組成物は、従来公知のバインダーと
同様の方法で使用づることができる。ずなわら、耐火レ
ンガを製造する際にはその骨材に　１１− 所定の割合で配合し、プレスでレンガの形状に成型して
から乾燥し、次いで所定の温度で焼成づればよい。本発
明のバインダー組成物を使用しくｑる骨材としては、従
来公知のものを広範Ｏｎに挙げることができ、具体的に
は耐火材料としてマグネシア系、マグネシア−クロム系
、クロム−マグネシア系、マグネシア−ドロマイト系、
ド目マイ１へ系、アルミナ系、粘土、炭化ケイ素等があ
り、まＩこ、炭素材料として土状黒鉛、天然黒鉛、人造
黒鉛、電極屑、石油コークス、鋳物コークス、カーボン
ブラック、ピッチコークス等があり、これらの耐火材料
及び炭素材料は任意に組合けられ、骨材として使用され
る。耐火レンガを製造する際の１配骨材とバインダー組
成物との配合割合は、骨材１００重量部に対してバイン
ダー組成物が通常１〜１０重量部、好ましくは３〜６重
潰部である。

さらに、本発明において、フェノール樹脂どしてノボラ
ック型フェノール樹脂を使用した場合には、バインダー
組成物を使用して耐火レンガを製造する際に、硬化剤と
してヘキサメチレンテトラ　１２− ミン等を配合する。

（実施例） 以下、実施例及び比較例に基づいて、本発明のバインダ
ー組成物を具体的に説明Ｊる。

実施例１〜１３及び比較例１〜５ ノボラック型フェノール樹脂（ホルマリン／）■ノール
のモル比０．７）、精製ピッチ（軟化点３６℃、キノリ
ンネ溶分０．０２％）、高沸点フェノール類として２．
４−キシレノールを主とする沸点２００〜２１５℃のキ
シレノール溜升、フェナントレンを含有する３４０℃中
心の芳香族炭化水素油（沸点２５０℃以上）、エチレン
グリコール、水及び界面活性剤を第１表の割合で配合し
、常温で撹拌下に均一に混合してバインダー組成物を調
製した。

各実施例及び比較例のバインダー組成物について、その
残炭率、粘度、ゲルタイム及び分散性をめた。なお、残
炭率については、試料的２ｇをルツボに採取して秤量し
、蓋をして７５０℃の電気炉で約７分間焼成し、残留物
を秤量してその重−１３− 聞割合を残炭率とした。また、ゲルタイムについては、
試料的５ｇを試験管に採取し、２００℃の油浴中で加熱
して内容物が流動性を失うまでの時間を測定してこの時
間をゲルタイムどした。Ｊ：だ、分散性及び総合判定は
、優、良、可及び不可の４段階判定法で判定した。結果
を第１表に示す。

上記実施例１〜１３及び比較例１〜２から明らかなよう
に、各実施例のバインダー組成物は、総合判定基準とし
て定めた残炭率４２重量％以−１、粘度７０ρｏｉｓｅ
以下及びゲルタイム１５０ｓｅｃ以下という条件の全て
を満テし、バインダーとして優れたものであることが判
明した。これに対して、各比較例のバインダー組成物は
、粘度の点あるいは残炭率の点でそれぞれ問題があり、
各実施例のバインダー組成物と比較して劣る。

次に、骨材としてマグネシアクリンカ−７７中量部、天
然黒鉛２０重傷部及び金属５手串部をイれぞれ配合した
ものを使用し、これに実施例１〜４のバインダー組成物
とバインダー組成物に対して外掛で１５重量％のへキサ
メチレンチ１〜ラミン　１４− どを第２表に示１割合で添加し、ニーダ−により常温で
混練し、１８００Ｋｇ／ｃＩ＋ｉの圧力で５００ＭＸ　
１５０ａｗＸ　１５０ｍ／１４０ｍの大きさに成型し、
３５０℃で４８時間熱処理をして硬化させ耐火レンガを
得た。また、比較例３及び４として従来より使用されて
いる石油系ピッチで変成したフェノール樹脂系のバイン
ダー（比較例３：不揮発分６３．０車量％、固定炭素４
０重量％；比較例４：不揮発分７３．０重量％、固定炭
素４４重量％）を使用し、比較例５としてフェノール樹
脂系のバインダー（不揮発分６８．７小出％、固定炭素
５０重量％）を使用し、実施例１のバインダー組成物ど
同様にして耐火レンガを得た。

十記各実施例及び各比較例のバインダーを使用した耐火
レンガについて、その硬化物の物性及び１　（’）００
℃で還元焼成後の物性を調べた。なお、浸蝕テストにつ
いては侵、良、可及び不可の４段階判定法で判定した。

結采を第２表に示す。

第２表から明らかなように、実施例１〜４のバインダー
組成物を使用して製造した耐火レンガは、−１５＝ 比較例１〜３のバインダーを使用して製造した耐火レン
ガに比べて、特に）！元焼成後の熱間曲強鴎及び浸蝕テ
ストにおいて優れた性能を示寸ことが判明した。

　１６− 〔発明の効果〕 本発明の耐火レンガ用バインダー組成物は、適当な骨材
と適当な配合割合で配合することにより残炭率が高くて
熱間強度や耐蝕性に優れた耐火レンガを製造することが
できるばかりでなく、低粘度でしかも焼成時の硬化速度
が早くて成型性に優れていることから、耐火レンガを製
造する際における混線や成型等の作業性を著しく向上さ
せるものである。

特許出願人　新日鐵化学株式会社 同　黒崎窯業株式会社 代理人　弁理士　成　瀬　勝　大 同　同　中　村　智　廣 １８− ３３６−

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）フェノール樹脂１５〜６５重用％、精製ピッチフ
   ル５０重量％及び高沸点フェノール類１８〜４４重量％
   を含有し、これら三成分の合計が６０重山％以上である
   ことを特徴どする耐火レンガ用バインダー組成物。
2. （２）フェノール樹脂がノボラック型フェノール樹脂で
   ある特許請求の範囲第１項記載の耐火物用バインダー組
   成レンガ。
3. （３）精製ピッチがキノリンネ溶分を分離除去してなる
   軟化点７０℃以下の軟ピツチである特許請求の範囲第１
   項又は第２項記載の耐火レンガ用バインダー組成物。
4. （４）ｉ１％沸点フェノール類が２，４−キシレノール
   溜升である特許請求の範囲第１項又は第３項記載の耐火
   レンガ用バインダー組成物。