JPS6350301B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は耐火性組成物、殊に塩基性骨材を使用
した耐火性組成物に関する。 耐火物分野に於ける結合剤の歴史は古く、水ガ
ラス、シリカゾル、アルミナゾル、塩基性塩化ア
ルミニウム、アルミナセメント、各種りん酸塩等
多くの結合剤が開発され、実用に供されている。 これらのうち水ガラスはアルカリ金属を含有
し、高温に於ける結合強度の低下が見られ、シリ
カゾル、アルミナゾルは特殊な分野には使用され
るものの、一般的に低高温全領域に亘り結合強度
が不足である。 また、塩基性塩化アルミニウムは、優れた結合
剤ではあるが、高温時に塩素ガスを発生し、作業
上好ましくなく、アルミナセメントは、中酸性骨
材に使用するときはかなりの使用量を必要とし、
その結果成形物はカルシウムを多含することとな
り、低融点物質が生成する。りん酸塩について云
えば、この結合剤は近年開発された強度的にも優
れた結合剤であるが、例えば、取鍋等の炉壁とし
て使用するときはりん酸成分が溶湯に不純物とし
て混入する等の問題が顕在している。 即ち、いずれの結合剤にも一長一短があり、被
結合物あるいは用途の厳格な選択を余儀なくさ
れ、あるものは結合剤の安定性、作業性等にもか
なりの考慮を払わねばならない。 更に、マグネシアクリンカー等の塩基性骨材に
関しては、これの耐火性が非常に優れているにも
かかわらず、従来よりこれを使用するに際して適
当な結合剤が見出されていなかつた。 かかる現状に鑑み、本発明者らは研究を重ね塩
基性乳酸アルミニウムが優れた結合剤であること
を見い出したが（特公昭61―16745）、結合剤と骨
材を混合し成形乾燥を行なう際に成形体が収縮を
起こし、更には微細なクラツクが発生することが
判明した。 そこでかかる問題を解決すべく本発明者らは更
に研究を進めた結果、塩基性乳酸アルミニウムと
ポリエチレングリコールとを併用すれば耐火物成
形後硬化時の成形体の収縮及び乾燥時の微細クラ
ツクの発生を防止し得ること及び塩基性骨材の水
和防止による昇温時の爆裂抑制効果が得られるこ
とを見い出し、更には塩基性乳酸アルミニウムと
ポリエチレングリコールとアルカノールアミンと
を併用することにより、又は塩基性乳酸アルミニ
ウムとポリエチレングリコールと芳香族カルボン
酸とを併用することにより、一段とこれらの効果
が発揮されることを見い出し、本発明を完成し
た。 尚、本発明に使用する塩基性乳酸アルミニウム
はAl₂O₃／乳酸（モル比）0.2〜2.0の組成を有す
るものであり、その製法については特願昭56―
161867に記載の如く、水可溶性アルミニウム塩と
アルカリ金属あるいはアンモニウムの炭酸塩、重
炭酸塩等を反応させ、またはアルミン酸アルカリ
と炭酸ガスとを反応させ生成沈殿するアルミナ水
和物を乳酸に溶解することにより製造することが
できる。また上記炭酸塩に代えて水酸化アンモニ
ウム、水酸化ナトリウムを使用することもでき
る。 更にまた、硫酸アルミニウムと乳酸または乳酸
アルミニウムの混合溶液にカルシウム化合物バリ
ウム化合物等の水不溶性硫酸塩を形成する化合物
を添加することによつても製造することができ
る。 この塩基性乳酸アルミニウムは、使用に際して
これを溶液として使用することもできるし、また
乾燥して粉末として使用することもできる。 本発明はかかる組成の塩基性乳酸アルミニウム
とポリエチレンングリコールとを使用するか、ま
たは、塩基性乳酸アルミニウムとポリエチレング
リコールとアルカノールアミン、または、塩基性
乳酸アルミニウムとポリエチレングリコールと芳
香族カルボン酸を使用するものであるが、本発明
に使用するポリエチレングリコールは、その平均
分子量が200〜20000のものを使用する。 また、本発明に使用するアルカノールアミンと
しては、モノエタノールアミン、トリエタノール
アミン、ジエタノールアミン、エチレンジアミン
等を挙げることができ、効果の点からしてモノエ
タノールアミンの使用が最も望ましい。 更に芳香族カルボン酸としては、安息香酸、サ
リチル酸、スルホサリチル酸、アミノ安息香酸等
を挙げることができ、効果の点からしてサリチル
酸の使用が最も望ましい。 これらの使用割合に関して云えば、使用する塩
基性乳酸アルミニウムの塩基度、前掲の化合物の
種類、被結合物の種類、用途等により異なるが、
先ず塩基性乳酸アルミニウムとポリエチレングリ
コールとの使用の場合に於ては、ポリエチレング
リコールの使用割合は、大略塩基性乳酸アルミニ
ウムのAl₂O₃に対して30〜350重量％が望ましい。 更にこの塩基性乳酸アルミニウムとポリエチレ
ングリコールの使用に際してこれにアルカノール
アミン又は芳香族カルボン酸を併用することによ
り本発明で云う効果は更に発揮される。 その使用割合については、塩基性乳酸アルミニ
ウムとポリエチレングリコールとアルカノールア
ミンとの使用の場合には、ポリエチレングリコー
ルは大略塩基性乳酸アルミニウムのAl₂O₃に対し
て30〜350重量％アルカノールアミンは大略塩基
性乳酸アルミニウムのAl₂O₃に対して10〜200重
量％が望ましい。 また、塩基性乳酸アルミニウムとポリエチレン
グリコールと芳香族カルボン酸との使用の場合に
は、その使用割合はポリエチレングリコールが大
略塩基性乳酸アルミニウムのAl₂O₃に対して、30
〜350重量％、芳香族カルボン酸が大略塩基性乳
酸アルミニウムのAl₂O₃に対して10〜200重量％
が望ましい。 これらの使用割合の範囲は、下限以下では塩基
性乳酸アルミニウム単味の使用に比べて、成形体
の収縮及び微細クラツクの発生防止効果、更には
塩基性骨材の水和抑制による昇温時の爆裂抑制効
果を大きく期待することができず、また上限を上
廻るとその使用割合が多きに過ぎ、成形物を焼結
した際に結合強度が低下する問題を生じる。 また、ポリエチレングリコールは、その平均分
子量が200〜20000の範囲のものを使用するが、こ
こで平均分子量が200〜20000とする理由は、ポリ
エチレングリコールの使用割合がその分子量に依
存することに関係する。 すなわち、分子量が低分子量となる程概ねその
使用割合が多くなるが、平均分子量が200より下
限である場合には、その使用割合を多くしてもほ
とんど前記の効果を期待することができない。 また、平均分子量が20000を上廻ると、塩基性
乳酸アルミニウムと骨材との混合時に作業性が悪
くなる等の問題を生じ、充分な均一混合物が得ら
れないことにより、結果として結合強度が低下す
る問題を生じる。 本発明では、これらの化合物の塩基性乳酸アル
ミニウムとの組合せ使用により、成形体の硬化時
に成形体の収縮、微細クラツクの発生を防止し、
更には塩基性骨材の水和抑制による昇温時の爆裂
抑制効果を発揮し、延いては耐火組成物として優
れた結合強度を発揮することを見い出したが、他
の化合物としてグリセリン、トリエチレングリコ
ール、デンプン、PVP、ピロリドン、シリコー
ン、コーンスターチ、等については、本発明に記
載する成形体の収縮、微細クラツクの発生防止効
果は全く見い出されなかつた。 尚、本発明の実施に際しては本発明品とシリカ
ゾル、リン酸アルミニウム、アルミナセメント等
の他の結合剤と併用することもできるし、また結
合強度を更に大きくする為に活性の水酸化アルミ
ニウム等を併用してもよい。 以下に本発明の実施例を挙げて更に説明するが
本発明はこれに限定されるものではない。 また、本発明実施例は、主に塩基性骨材の場合
について述べているが、本発明の技術的内容から
してロウ石、ジルコンフラワー、ケイ砂等の酸性
骨材、中酸性骨材についても使用しうることはも
ちろんである。 尚、本実施例は特にことわらない限り、％は全
て重量％を示す。 実施例 １

【表】 Al₂O₃／乳酸（モル比）0.33、Al₂O₃19.2％の塩
基性乳酸アルミニウム粉末40部にポリエチレング
リコール（平均分子量2000）粉末10部、更に水75
部を加え溶解させた。これを上記第１表に示す塩
基性骨材1000部に加え混練した。 また比較のために前記組成の塩基性乳酸アルミ
ニウム粉末40部にトリエチレングリコール溶液10
部、更に水64部を加え溶解させた。これを上記第
１表に示す塩基性骨材1000部に加え混練した。 これらを各々40×40×160m／ｍの金型に流し
込み、10時間後脱型し、得られた成型体を110℃
で24時間乾燥した。 乾燥後の成型体の表面状態及び線収縮率を測定
した後、曲げ強度測定試験機で曲げ強度を測定し
た。また1000℃で２時間焼成後の冷間曲げ強度の
測定を行なつた。結果を第２表に示す。

【表】 実施例 ２ Al₂O₃／乳酸（モル比）0.6、Al₂O₃10.0％塩基
性乳酸アルミニウム溶液100部に、ポリエチレン
グリコール（平均分子量7500）粉末20部を溶解
し、前記第１表に示す塩基性骨材1000部に加え混
練した。 また比較のために前記組成の塩基性乳酸アルミ
ニウム溶液100部にポリエチレングリコール（平
均分子量7500）粉末２部、また別にポリエチレン
グリコール（平均分子量7500）粉末40部を各々加
え溶解し、前記第１表に示した塩基性骨材の1000
部に各々加え混練した。尚、ポリエチレングリコ
ール40部を乳酸アルミニウムに溶解させた場合に
は、ポリエチレングリコールは完全に溶解せず溶
液はスラリー状態であつた。 これらを各々40×40×160m／ｍの金型に流し
込み、10時間後に脱型し、得られた成型体を110
℃で24時間乾燥した。乾燥体の線収縮率を測定し
たのち800℃の冷間曲げ強度及び1200℃の熱間曲
げ強度の測定を行なつた。 結果を第３表に示す。

【表】 実施例 ３

【表】 Al₂O₃／乳酸（モル比）0.40、Al₂O₃27.0％の塩
基性乳酸アルミニウム粉末50部にポリエチレング
リコール（平均分子量3000）粉末10部更に水63部
を加え溶解させた。別に前記組成の乳酸アルミニ
ウム粉末50部にポリエチレングリコール（平均分
子量20000）粉末10部更に水63部を加え溶解させ
た。更に別に前記組成の乳酸アルミニウム粉末50
部にポリエチレングリコール（平均分子量400）
溶液10部、更に水55部を加え溶解させた。 これらを第４表に示す塩基性骨材1000部に加え
混練し、各々40×40×160m／ｍの金型に流し込
み、24時間後に脱型し、得られた成型体を110℃
で24時間乾燥後、その曲げ強度、線収縮率を測定
し、表面状態を観察した。結果を第５表に示す。

【表】 実施例 ４ 実施例１で使用した塩基性乳酸アルミニウム粉
末40部にポリエチレングリコール（平均分子量
2000）粉末10部、更にモノエタノールアミン５部
と水70部を加え溶解させた。 またこれと同様に前記モノエタノールアミンの
代りにトリエタノールアミン５部を使用した場合
についても行なつた。 また比較のために前記と同組成の塩基性乳酸ア
ルミニウム粉末40部にグリセリン10部、更に水60
部及び同組成の塩基性乳酸アルミニウム粉末40部
に７％デンプン溶液80部を加え各々溶解混合し
た。 これらを第１表に示した塩基性骨材1000部に加
え混練し、各々40×40×160m／ｍの金型に流し
込み、24時間後に脱型し、得られた成型体を110
℃で乾燥させた。乾燥体の曲げ強度、線収縮率を
測定し、表面状態を観察した。結果を第６表に示
す。

【表】 実施例 ５ Al₂O₃／乳酸（モル比）0.29、Al₂O₃18.9％の塩
基性乳酸アルミニウム粉末30部にポリエチレング
リコール（平均分子量1000）粉末17部、水65部を
加え溶解させた。また別に、前記組成の塩基性乳
酸アルミニウム粉末30部にポリエチレングリコー
ル（平均分子量1000）粉末17部、サリチル酸２
部、水65部を溶解したもの、また、同塩基性乳酸
アルミニウム粉末30部にポリエチレングリコール
（平均分子量1000）粉末17部、安息香酸２部、水
65部を溶解したもの、更には同塩基性乳酸アルミ
ニウム粉末30部にポリエチレングリコール（平均
分子量1000）粉末17部、モノエタノールアミン10
部、水57部を溶解したものを調製した。 これらを各々第４表に示した塩基性骨材1000部
に加え混練し、40×40×160m／ｍの金型に流し
込み、24時間後に脱型した。これを乾燥後、乾燥
体の線収縮率を測定し、次いで500℃で２時間焼
成後の冷間曲げ強度の測定を行なつた。 また、別に硬化時間を指圧により確認測定しこ
れらを乾燥を行なわずに500℃の電気炉に入れ、
爆裂の有無を調べた。 結果を第７表に示す。

【表】 乾燥体の線収縮率は第７表に見られるように、
サリチル酸、安息香酸、モノエタノールアミンを
加えることにより小さくなる。 特に、混練後、金枠に流しこみ凝硬化しはじめ
る３時間後ぐらいからの養成時にポリエチレング
リコールと塩基性乳酸アルミニウムだけでは、少
し収縮が見られるが、これにサリチル酸または安
息香酸またはモノエタノールアミンを加えると養
成時の収縮がほとんど見られなかつた。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 塩基性乳酸アルミニウムとポリエチレングリ
   コールとを含有してなる耐火性組成物。 ２ ポリエチレングリコールの使用割合が塩基性
   乳酸アルミニウムのAl₂O₃に対して30〜350重量
   ％である特許請求の範囲第１項記載の耐火性組成
   物。 ３ ポリエチレングリコールの平均分子量が200
   〜20000である特許請求の範囲第１項記載の耐火
   性組成物。 ４ 塩基性乳酸アルミニウムとポリエチレングリ
   コールとアルカノールアミンとを含有してなる耐
   火性組成物。 ５ ポリエチレングリコールの使用割合が塩基性
   乳酸アルミニウムのAl₂O₃に対して30〜350重量
   ％である特許請求の範囲第４項記載の耐火性組成
   物。 ６ アルカノールアミンの使用割合が塩基性乳酸
   アルミニウムのAl₂O₃に対して10〜200重量％で
   ある特許請求の範囲第４項記載の耐火性組成物。 ７ アルカノールアミンがモノエタノールアミン
   である特許請求の範囲第４項記載の耐火性組成
   物。 ８ ポリエチレングリコールの平均分子量が200
   〜20000である特許請求の範囲第４項記載の耐火
   性組成物。 ９ 塩基性乳酸アルミニウムとポリエチレングリ
   コールと芳香族カルボン酸とを含有してなる耐火
   性組成物。 １０ ポリエチレングリコールの使用割合が塩基
   性乳酸アルミニウムのAl₂O₃に対して30〜350重
   量％である特許請求の範囲第９項記載の耐火性組
   成物。 １１ 芳香族カルボン酸の使用割合が塩基性乳酸
   アルミニウムのAl₂O₃に対して10〜200重量％で
   ある特許請求の範囲第９項記載の耐火性組成物。 １２ 芳香族カルボン酸がサリチル酸である特許
   請求の範囲第９項記載の耐火性組成物。 １３ ポリエチレングリコールの平均分子量が
   200〜20000である特許請求の範囲第９項記載の耐
   火性組成物。