JPS6341864B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は新規な耐火組成物に関する。さらに詳
しくは、リン酸およびチタン酸アルカリ金属塩を
主成分とする耐火組成物またはリン酸塩、該リン
酸塩の硬化剤、チタン酸アルカリ金属塩および必
要に応じて耐火性充填剤とからなる耐火組成物に
関する。 近年、資源およびエネルギー問題に対する関心
が増大し、省資源および省エネルギー対策が種々
なされており、窯炉工業、土木建築工業において
すぐれた耐火組成物の開発が望まれている。それ
に対して従来セメント質、粘度鉱物を用いた耐火
コンクリート、耐火レンガやたとえばケイ酸ナト
リウム、ケイ酸カリウム、ケイ酸リチウム、ケイ
酸カルシウム、コロイダルシリカなどのケイ酸質
バインダー、またはたとえばリン酸アルミニウ
ム、リン酸マグネシウムなどのリン酸質バインダ
ー、さらにアルミナゾルなどを単独またはこれら
とケイ砂、石綿、粘度鉱物などの骨材と混合後硬
化せしめた組成物などが用いられている。 しかしながらこれら従来の耐火物の中には耐火
性能のすぐれたものも知られてはいるが、一般に
断熱性に乏しく、また製造に長期を要するもの、
高温加熱硬化が必要なもの、さらには製造工程や
雰囲気を厳密に管理する必要のあるものが多い。 本発明者らは叙上の問題点を解決するべく鋭意
研究を重ねた結果、リン酸塩およびチタン酸アル
カリ金属塩を主成分とする耐火組成物またはリン
酸塩、該リン酸塩の硬化剤、チタン酸アルカリ金
属塩および必要に応じて耐火性充填剤とからなる
耐火組成物を見出し、本発明を完成するにいたつ
た。 本発明において用いるリン酸塩とは一般式
（）： XP₂O₅・YMxOy・ZH₂O （） （式中、Ｍはナトリウム、カリウム、カルシウ
ム、マグネシウムまたはアルミニウムの１種また
は２種以上から選ばれる金属原子を表わし、Ｘ、
Ｙ、Ｚは実数、ｘ、ｙはＭによつて定まる１〜３
のうちから選ばれる整数である）で示される化合
物であり、リン酸、第一リン酸、第二リン酸、メ
タリン酸、重リン酸、縮合リン酸のナトリウム、
カリウム、カルシウム、マグネシウムおよびアル
ミニウムの１種または２種以上の塩、さらにはこ
れらの水和物、水溶液および脱水物であり、一般
には該リン酸塩単独で300〜800℃に加熱すること
により硬化して強固な結合力を発揮する無機質結
合剤である。 本発明において用いるチタン酸アルカリ金属と
は一般式（）： M₂O・nTiO₂ （） （式中、ＭはLi、Na、Ｋ、Rb、Csから選ばれる
アルカリ金属原子を表わし、ｎは１以上の整数で
ある）で示される化合物で、繊維状結晶、粉末、
熔融物の破砕品や粉末などである。このうちとく
に好ましいものとしては一般式（）において、
Ｍがカリウム、ｎが４または６であるウイスカー
があげられる。 本発明において用いるリン酸塩硬化剤としては
公知のリン酸塩バインダー用硬化剤がいずれも使
用できる。具体的に硬化剤として使用できる化合
物を列記すれば金属酸化物、金属水酸化物、複合
酸化物、より詳しくは、マグネシウム、カルシウ
ム、アルミニウム、亜鉛などの、族金属の酸
化物および鉄、チタン、ジルコニウムなどの遷移
金属の酸化物、水酸化物である。また複合酸化物
としては天然に産するアルミナスピネル、亜鉛ス
ピネルなどのスピネル型複合酸化物、逆スピネル
型複合酸化物などがあげられる。更に金属塩類、
アンモニウム塩類、金属珪酸塩、珪弗化物、硼酸
塩化合物なども本発明に使用できる硬化剤であ
る。より詳しくは、〜族金属やアンモニウム
のハロゲン化物、硫酸塩、有機酸塩（たとえば塩
化アルミニウム、硫酸亜鉛、酢酸亜鉛、塩化ジル
コニウム、硫酸アンモニウムなど）、族金属の
炭酸塩（たとえば炭酸マグネシウムなど）、族
金属のケイ酸塩の処理物や族金属ケイ酸塩も良
好な硬化剤であり１液硬化が可能である。 本発明の耐火性充填剤はとくに限定されるもの
ではないが、具体例をあげればケイ酸ジルコニウ
ム（ジルコンフラワー）、マイカ、アルミナ質骨
材、炭化ケイ素などである。本発明においてはケ
イ酸ジルコニウムが最適であつた。 本発明はリン酸塩またはリン酸塩と該リン酸の
硬化剤およびチタン酸アルカリ金属塩を主成分と
する断熱性のすぐれた耐火組成物に関するもので
あり、本発明の組成物を構成する各成分の組成割
合は各成分の種類、組み合せなどにより変動し一
義的に特定できないが、リン酸塩またはリン酸塩
と該リン酸塩の硬化剤の合計100部（重量部、以
下同様）に対し、チタン酸アルカリ金属塩２〜
300部が好ましく、とくに５〜100部が好ましい。 リン酸塩またはリン酸塩と該リン酸塩の硬化剤
の合計に対し、チタン酸アルカリ金属塩の組成割
合が前記範囲よりも小さいばあいは断熱効果が低
下し、逆に前記範囲よりも大きいばあいは本発明
の耐火組成物の結合力が低下し、構造材料として
の使用に適さない等いずれも好ましくない。 リン酸塩と該リン酸塩の硬化剤を用いるばあ
い、その組成割合はリン酸塩および該リン酸塩の
種類、組み合せなどにより変動し一義的に特定で
きないがリン酸100部に対して硬化剤0.5〜200部
が好ましく、とくに0.5〜100部が好ましい。 リン酸と該リン酸塩の硬化剤の割合が前記範囲
より小さいばあいは硬化特性がわるく得られた塗
膜も耐水性、耐火性などがわるくなり、逆に大き
いばあいはリン酸塩皮膜の耐火性を低下させるの
で、いずれも好ましくない。 本発明はリン酸塩またはリン酸塩と該リン酸塩
の硬化剤およびチタン酸アルカリ金属からなる耐
火組成物に関するものであるが、補強、軽量化、
美装を目的として、不燃性の骨剤、充填剤さらに
は着色剤を適宜併用してもよい。 本発明の耐火性組成物は、本発明におけるリン
酸塩またはリン酸塩と該リン酸塩の硬化剤および
チタン酸アルカリ金属塩を使用直前に混合し、必
要に応じて水を加えて混練して成型または塗布
後、硬化させてえられる。 なお本発明において液状のリン酸塩を用いると
チタン酸アルカリ金属塩および必要に応じて添加
する骨剤、充填剤、着色剤の一部または全量をあ
らかじめ液状のリン酸塩に混合分散させたものを
調製し、これを加熱成型または塗布後加熱硬化さ
せるが、リン酸塩の硬化剤を使用直前に混合し硬
化させることにより本発明の耐火組成物がえられ
るので取扱いが便利である。 本発明の耐火組成物を被覆組成物として用いる
ばあい、被覆物に直接塗布して用いることができ
るが、必要に応じて無機質接着剤、耐火モルタ
ル、耐火コンクリート、モルタル、コンクリー
ト、樹脂混合型モルタルさらには樹脂モルタルな
どを下地材として用いてもよく、美装などを目的
として各種の有機質または無機質の上塗材を併用
してもよい。 本発明の耐火組成物は断熱性がすぐれているの
で、成形品や被覆組成物として建築基準法施工令
第107条第１号の規定に基づく耐火構造の１時間、
２時間、３時間耐火に適合した建築材料を提供す
るのに好適な素材であり、200〜1200℃までの耐
火材料として実用性の高いものである。 本発明の耐火組成物の主な特徴を以下に列挙す
る。 (1) 本発明の耐火組成物は断熱性がすぐれてい
る。 (2) 本発明の耐火組成物は成型品、被覆組成物な
ど任意の形で使用でき、産業上利用性がきわめ
て大である。 (3) 本発明の耐火組成物は製造が容易である。 (4) 耐火組成物の製造時に特別の加熱を必要とせ
ずに製造することもでき、省エネルギー的であ
る。 (5) 本発明は断熱性を有する耐火組成物を提供す
るもので省資源省エネルギー的である。 (6) 本発明は安価で耐久性のすぐれた耐火組成物
を提供するものである。 つぎに参考例および実施例をあげて本発明の耐
火組成物を詳細に説明する。 参考例 １ 酸化マンガン（MnO₂） 100部 酸化鉄（Fe₃O₄） 100部 炭酸リチウム（LiCO₃） 10部 のそれぞれの粉末を混合後900℃で焼成する方法
により、遷移金属の酸化物からなる硬化剤をえ
た。 参考例 ２ 酸化亜鉛 100部 酸化鉄 200部 のそれぞれの粉末を混合後300℃で１時間焼成し
て遷移金属の酸化物からなる硬化剤をえた。 実施例 １ 第一リン酸アルミニウム 75部 チタン酸カリウム繊維（大塚化学薬品(株)製）
25部 の混合分散物を厚さ５mmの成型枠に注型型に注入
後、50Kg／cm²の加圧下、300℃、１時間加熱硬化
させた注型物をえた。 この注型物についてJIS Ａ 1304の耐火試験法
に準拠し、第１表に示す加熱条件で片面を１時間
加熱したが反対面の温度は500℃以下であり、１
時間耐火に合格した。

【表】

【表】 実施例 ２ 第一リン酸マグネシウム 30部 第一リン酸アルミニウム 40部 ジルコンフラワー 5部 チタン酸カリウム繊維 15部 の混合物をガラスマツトの両面に、片面の厚さが
５mmになるように塗布し、30Kg／cm²の加圧下、
300℃、２時間加熱硬化させた注型物をえた。こ
の注型物について実施例１と同様にして耐火試験
を行ない、１時間耐火に合格した。 実施例 ３ 第一リン酸アルミニウム 80部 第一リン酸マグネシウム 20部 チタン酸カリウム繊維 15部 の混合物に 天然スピネル（MgAl₂O₄） 20部 水酸化カルシウム（硬化剤） 20部 とを使用直前に混合し、ついで水で稀釈したもの
をスレート板上に厚さが５mmになるように塗布
し、140℃で30分間焼付処理した。このものにつ
いて実施例１と同様にして耐火試験を行ない、２
時間耐火に合格した。 実施例４〜14および比較例１〜３ 第２表に示す各成分の配合による実施例および
比較例の結果を第２表に示す。

【表】

【表】

【表】 注１：米山化学工業(株)製 リン酸アルミニウム系
バインダー

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ リン酸塩およびチタン酸アルカリ金属塩を主
   成分とすることを特徴とする耐火組成物。 ２ リン酸塩が一般式（）： XP₂O₅・YMxOy・ZH₂O （） （式中、Ｍはナトリウム、カリウム、カルシウ
   ム、マグネシウムまたはアルミニウムの１種また
   は２種以上から選ばれる金属原子を表わし、Ｘ、
   Ｙ、Ｚは実数、ｘ、ｙはＭによつて定まる１〜３
   のうちから選ばれる整数である）で示される特許
   請求の範囲第１項記載の耐火組成物。 ３ チタン酸アルカリ金属塩が一般式（）： M₂O・nTiO₂ （） （式中、ＭはLi、Na、Ｋ、Rb、Csから選ばれる
   アルカリ金属原子を表わし、ｎは１以上の整数で
   ある）で示される特許請求の範囲第１項記載の耐
   火組成物。 ４ 一般式（）において、Ｍがカリウム、ｎが
   ４または６であるウイスカーである特許請求の範
   囲第１項記載の耐火組成物。 ５ リン酸塩の硬化剤を配合してなる特許請求の
   範囲第１項記載の耐火組成物。 ６ リン酸塩の硬化剤が金属酸化物、金属水酸化
   物、複合酸化物、金属塩類、アンモニウム塩類、
   金属ケイ酸塩、ケイフツ化物またはホウ酸塩化合
   物である特許請求の範囲第５項記載の耐火組成
   物。 ７ 耐火性充填剤を配合してなる特許請求の範囲
   第５項記載の耐火組成物。 ８ 耐火性充填剤がケイ酸ジルコニウムである特
   許請求の範囲第７項記載の耐火組成物。