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課題

発泡剤を用いることなく耐火物内部に空隙(気孔)を均一に分散させることができる断熱不定形耐火物の提供。

解決手段

耐火材料添加剤との配合物に水を添加してなる断熱不定形耐火物において、前記添加剤として、リグニン溶出する材料を前記耐火材料に対して0.3〜5質量%、界面活性剤を前記耐火材料に対して0.001〜0.2質量%添加し、水の添加量は、前記配合物に対して35〜60質量%とし、常温で24時間養生して110℃で24時間乾燥したときのかさ比重が、1.6以下である断熱不定形耐火物。

概要

背景

従前より、例えば鋼片加熱炉均熱炉スキッドパイプのように、耐火性のみならず断熱性も要求される部位に断熱不定形耐火物が用いられている。

不定形耐火物に断熱性を付与する技術としては、オガクズ等の可燃性物質燃焼焼失)させることにより、耐火物内部に空隙(気孔)を形成する技術が知られている。例えば、特許文献1には断熱性骨材としてオガクズを用いることが記載されており(第2頁左欄)、特許文献2には気孔付与剤としてオガクズを用いることが記載されている(段落0038)。また、特許文献3には、発泡剤として過酸化物水溶液を用いるとともに気孔形成材としておがくずを用いることが記載されている(段落0035)。

しかし、オガクズを添加してこれを燃焼(焼失)させることにより耐火物内部に空隙(気孔)を形成する技術では、オガクズと耐火材料との比重差などによりオガクズが耐火材料中に均一に分散しにくく、結果として耐火物内部に空隙(気孔)を均一に分散させることが困難である。

一方、特許文献3のように発泡剤を用いれば耐火物内部に空隙(気孔)を均一に分散させることは可能であるが、発泡剤はガスを発生するので、そのガスの種類によっては爆発等のおそれがある。例えば、特許文献3に例示されている過酸化物の水溶液からは助燃性ガスである酸素が発生するので、周囲に火種があると爆発を招くおそれがある。また、水素を発生する発泡剤もあり、このような発泡剤を用いると爆発の危険性が高くなる。

概要

発泡剤を用いることなく耐火物内部に空隙(気孔)を均一に分散させることができる断熱不定形耐火物の提供。耐火材料と添加剤との配合物に水を添加してなる断熱不定形耐火物において、前記添加剤として、リグニン溶出する材料を前記耐火材料に対して0.3〜5質量%、界面活性剤を前記耐火材料に対して0.001〜0.2質量%添加し、水の添加量は、前記配合物に対して35〜60質量%とし、常温で24時間養生して110℃で24時間乾燥したときのかさ比重が、1.6以下である断熱不定形耐火物。なし

目的

本発明が解決しようとする課題は、発泡剤を用いることなく耐火物内部に空隙(気孔)を均一に分散させることができる断熱不定形耐火物を提供する

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
0件

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請求項1

耐火材料添加剤との配合物に水を添加してなる断熱不定形耐火物であって、前記添加剤として、リグニン溶出する材料と界面活性剤とを含有し、前記リグニンを溶出する材料を前記耐火材料に対して0.3質量%以上5質量%以下、前記界面活性剤を前記耐火材料に対して0.001質量%以上0.2質量%以下含有し、水の添加量は、前記配合物に対して35質量%以上60質量%以下であり、常温で24時間養生して110℃で24時間乾燥させたときのかさ比重が1.6以下である断熱不定形耐火物。

請求項2

前記リグニンを溶出する材料を前記耐火材料に対して1質量%以上3質量%以下、前記界面活性剤を前記耐火材料に対して0.005質量%以上0.1質量%以下含有する請求項1に記載の断熱不定形耐火物。

請求項3

前記リグニンを溶出する材料はオガクズである、請求項1又は2に記載の断熱不定形耐火物。

技術分野

0001

本発明は、断熱不定形耐火物に関する。

背景技術

0002

従前より、例えば鋼片加熱炉均熱炉スキッドパイプのように、耐火性のみならず断熱性も要求される部位に断熱不定形耐火物が用いられている。

0003

不定形耐火物に断熱性を付与する技術としては、オガクズ等の可燃性物質燃焼焼失)させることにより、耐火物内部に空隙(気孔)を形成する技術が知られている。例えば、特許文献1には断熱性骨材としてオガクズを用いることが記載されており(第2頁左欄)、特許文献2には気孔付与剤としてオガクズを用いることが記載されている(段落0038)。また、特許文献3には、発泡剤として過酸化物水溶液を用いるとともに気孔形成材としておがくずを用いることが記載されている(段落0035)。

0004

しかし、オガクズを添加してこれを燃焼(焼失)させることにより耐火物内部に空隙(気孔)を形成する技術では、オガクズと耐火材料との比重差などによりオガクズが耐火材料中に均一に分散しにくく、結果として耐火物内部に空隙(気孔)を均一に分散させることが困難である。

0005

一方、特許文献3のように発泡剤を用いれば耐火物内部に空隙(気孔)を均一に分散させることは可能であるが、発泡剤はガスを発生するので、そのガスの種類によっては爆発等のおそれがある。例えば、特許文献3に例示されている過酸化物の水溶液からは助燃性ガスである酸素が発生するので、周囲に火種があると爆発を招くおそれがある。また、水素を発生する発泡剤もあり、このような発泡剤を用いると爆発の危険性が高くなる。

先行技術

0006

特公昭58−9066号公報
特開2006−290656号公報
特開2010−242992号公報

発明が解決しようとする課題

0007

本発明が解決しようとする課題は、発泡剤を用いることなく耐火物内部に空隙(気孔)を均一に分散させることができる断熱不定形耐火物を提供することある。

課題を解決するための手段

0008

本発明者らが前記課題を解決するために、従前より断熱不定形耐火物に用いられているオガクズの作用について検討を重ねた結果、オガクズから溶出するリグニン界面活性剤共存すると、その相互作用により優れた起泡効果が得られ、しかもその泡を安定化させる効果も得られることがわかった。

0009

すなわち、本発明の一観点によれば次の断熱不定形耐火物が提供される。
「耐火材料と添加剤との配合物に水を添加してなる断熱不定形耐火物であって、
前記添加剤として、リグニンを溶出する材料と界面活性剤とを含有し、
前記リグニンを溶出する材料を前記耐火材料に対して0.3質量%以上5質量%以下、前記界面活性剤を前記耐火材料に対して0.001質量%以上0.2質量%以下含有し、
水の添加量は、前記配合物に対して35質量%以上60質量%以下であり、
常温で24時間養生して110℃で24時間乾燥させたときのかさ比重が1.6以下である断熱不定形耐火物。」

発明の効果

0010

本発明の断熱不定形耐火物は、添加剤としてリグニンを溶出する材料と界面活性剤とを含有するので、耐火材料と添加剤との配合物に水を添加して混練する際に、溶出したリグニン及び界面活性剤が相互作用により優れた起泡効果を発揮するとともに、その泡を安定化させる。これにより、発泡剤を用いることなく耐火物内部に空隙(気孔)を均一に分散させて、常温で24時間養生して110℃で24時間乾燥させたときのかさ比重が1.6以下という低かさ比重で断熱性の高い断熱不定形耐火物を得ることができる。

0011

本発明の断熱不定形耐火物は、通常の不定形耐火物(キャスタブル耐火物)と同様に、耐火材料と添加剤との配合物に水を添加し混練することで得られる。

0012

耐火材料としては、例えば、CaO・6Al2O3(カルシウムヘキサアルミネート、以下「CA6」という。)を主たる鉱物組成とする断熱性骨材、アルミナマグネシアシャモットシリカチタニアジルコンスピネルバーミキュライトパーライト軽石断熱れんがカイヤナイト等のシリマナイト族鉱物ムライト等から選択される一種以上を用いることができる。なお、耐火材料としては、CA6を主たる鉱物組成とする断熱性骨材を用いることが好ましい。CA6は軽量でかつ熱伝導率が低く、耐スケール溶損性に優れるという特徴を有しており、断熱不定形耐火物の断熱性をさらに向上させることができる。

0013

添加剤としては、リグニンを溶出する材料と界面活性剤とを用いる。リグニンを溶出する材料としては、オガクズ、モミガラ小麦粉蕎麦殻などの植物繊維を含むもの全般が挙げられるが、入手が容易で低コストなオガクズが好ましく、なかでも本発明者らの試験の結果によると針葉樹のオガクズが好ましい。リグニンを溶出する材料は、耐火材料100質量%に対して外掛けで0.3質量%以上5質量%以下添加する。すなわち、本発明の断熱不定形耐火物は、リグニンを溶出する材料を耐火材料に対して0.3質量%以上5質量%以下含有する。その含有量が0.3質量%未満では十分な起泡効果が得られず、断熱性が不十分となる。一方、その含有量が5質量%を超えると、不定形耐火物として必要な流動性が得られず、強度も不足する。リグニンを溶出する材料の含有量は、耐火材料に対して1質量%以上3質量%以下であることが好ましい。

0014

界面活性剤としては、アルキルベンゼンスルホン酸ナフタレンスルホン酸ソーダ脂肪酸塩アルキル硫酸エステル塩ポリカルボン酸塩、及び洗剤等から選択される一種以上が挙げられる。界面活性剤は、耐火材料100質量%に対して外掛けで0.001質量%以上0.2質量%以下添加する。すなわち、本発明の断熱不定形耐火物は、界面活性剤を耐火材料に対して0.001質量%以上0.2質量%以下含有する。その含有量が0.001質量%未満では十分な起泡効果が得られず、断熱性が不十分となる。一方、その含有量が0.2質量%を超えると、不定形耐火物として必要な流動性が得られず、強度も不足する。界面活性剤の含有量は、耐火材料に対して0.005質量%以上0.1質量%以下であることが好ましい。

0015

添加剤としては、リグニンを溶出する材料と界面活性剤以外に、結合剤分散剤増粘剤硬化時間調整剤爆裂防止剤等を適宜含んでもよい。

0016

結合剤としては、アルミナセメントポルトランドセメントリン酸塩珪酸塩水硬性遷移アルミナ等を使用することができるが、耐火原料のなかで微粉のマグネシアと蒸発シリカの組み合わせのように凝集性の結合部を形成する原料代用することも可能である。

0017

分散剤としてはアルカリ金属リン酸塩アルカリ金属ポリリン酸塩、ポリカルボン酸塩、アルキルスルホン酸塩、及び芳香族スルホン酸塩等から選択される一種以上を用いることができる。

0018

増粘剤としては、山芋澱粉、タロ澱粉、カルボキシメチルセルロースメチルセルロースサンザンガムカラヤガムローカストビーンガムウェランガムアラビヤゴム、及びアルギン酸ソーダ等から選択される一種以上を用いることができる。

0019

硬化時間調整剤には、硬化促進剤硬化遅延剤とがあり、硬化促進剤としては、消石灰塩化カルシウムアルミン酸ソーダ、及び炭酸リチウム等から選択される一種以上を用いることができ、硬化遅延剤としては、例えば、ホウ酸クエン酸炭酸ソーダ、及び砂糖等から選択される一種以上を用いることができる。

0020

爆裂防止剤としては、スサやビニロン繊維等の有機繊維、及び金属粉から選択される一種以上を用いることができる。

0021

本発明の断熱不定形耐火物において水の添加量は、耐火材料と添加剤との配合物(耐火材料と添加剤との合量)に対して35質量%以上60質量%以下とする。水の添加量が35質量%未満であると、粘性が高くなって不定形耐火物として必要な流動性が得られない。一方、水の添加量が60質量%を超えると、前述したリグニンを溶出する材料(溶出したリグニン)と界面活性剤との相互作用により起泡した泡が抜けて安定しない。

0022

以上のとおり、リグニンを溶出する材料及び界面活性剤の含有量、並びに水の添加量の要件を全て満たすことにより、常温で24時間養生して110℃で24時間乾燥させたときのかさ比重が1.6以下という低かさ比重で断熱性の高い断熱不定形耐火物を得ることができる。

0023

表1に示す各例の不定形耐火物について、かさ比重、熱伝導率、養生後の常温曲げ強度及び流動性を評価した。なお、表1に示す耐火材料としては、CA6を主たる鉱物組成とする断熱性骨材を用いた。また、表1には示していないが結合剤としてアルミナセメントを用いた。

0024

かさ比重は、耐火材料と添加剤との配合物に水を添加して混練後、40×40×160mm形状の型枠流し込んで成形し、常温で24時間養生し、その後脱枠し110℃で24時間乾燥して得た試験片について、JIS R 2205に基づいて測定した。表1では、かさ比重が1.0以下を◎、1.0超1.6以下を○、1.6超を×で表記した。

0025

熱伝導率は、前述と同様に混練、成形、養生、乾燥して得た試験片について、800℃の温度下での熱伝導率を熱線法により測定した。表1では、熱伝導率(W/m・K)が0.35以下を◎、0.35超0.6以下を○、0.6超を×で表記した。

0026

養生後の常温曲げ強度は、前述と同様に混練、成形、養生して得た試験片について、JIS R 2511に基づいて測定した。表1では、養生後の常温曲げ強度(MPa)が0.6以上を◎、0.3以上0.6未満を○、0.3未満を×で表記した。

0027

流動性はフリーフロー値により評価した。フリーフロー値とは、JIS R 2521に規定するフローコーン坏土(前記配合物と水との混練物)を流し込んで満たし、フローコーンを上方に抜き取って60秒静置したときの坏土の広がり直径をいう。具体的には、表1に示す各例の配合物と水との混練直後のフリーフロー値を測定した。表1では、フリーフロー値(mm)が130以上を◎、110以上130未満を○、110未満を×で表記した。

0028

0029

表1中、実施例1〜6は本発明の要件を満たす本発明の実施例であり、かさ比重、熱伝導率、養生後の常温曲げ強度及び流動性のいずれの評価も良好であった。

0030

これに対して比較例1は、リグニンを溶出する材料の含有量が本発明の下限値を下回る例であり、かさ比重が高くなり熱伝導率も高くなった。比較例2は、リグニンを溶出する材料の含有量が本発明の上限値を上回る例であり、養生後の常温曲げ強度が低くなり流動性も低くなった。

0031

比較例3は、界面活性剤の含有量が本発明の下限値を下回る例(界面活性剤を含有しない例)であり、かさ比重が高くなり熱伝導率も高くなった。比較例4は、界面活性剤の含有量が本発明の上限値を上回る例であり、養生後の常温曲げ強度が低くなり流動性も低くなった。

実施例

0032

比較例5は、水の添加量が本発明の下限値を下回る例であり、流動性が低くなった。比較例6は、水の添加量が本発明の上限値を上回る例であり、養生後の常温曲げ強度が低くなるとともに、かさ比重及び熱伝導率が高くなった。

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