(57)【要約】【課題】耐火物の湿式吹き付け施工において、付着性の低下を抑制できるとともにノズル閉塞及び発塵の発生も抑制できる、アルミン酸アルカリ塩を含まない急結剤を提供する。【解決手段】耐火物の湿式吹き付け施工に用いられる粉末状の急結剤であって、添加剤と、耐火材料とを含み、前記添加剤は、水酸化カルシウムと、アルミナセメント及び珪酸塩から選択される少なくとも一種の硬化促進剤と、硫酸塩、炭酸塩、クエン酸、クエン酸塩、ホウ酸及びホウ酸塩から選択される少なくとも一種の特定粉末材料と、を含み、前記水酸化カルシウムの含有量と前記硬化促進剤の含有量との比（前記水酸化カルシウムの含有量／前記硬化促進剤の含有量）が０．７以上４以下であり、前記水酸化カルシウム及び前記硬化促進剤の合量と前記特定粉末材料の含有量との比（前記水酸化カルシウム及び前記硬化促進剤の合量／前記特定粉末材料の含有量）が１以上１０以下である。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物の湿式吹き付け施工に用いられる粉末状の急結剤であって、
添加剤と、耐火材料とを含み、
前記添加剤は、
水酸化カルシウムと、
アルミナセメント及び珪酸塩から選択される少なくとも一種の硬化促進剤と、
硫酸塩、炭酸塩、クエン酸、クエン酸塩、ホウ酸及びホウ酸塩から選択される少なくとも一種の特定粉末材料と、を含み、
前記水酸化カルシウムの含有量と前記硬化促進剤の含有量との比（前記水酸化カルシウムの含有量／前記硬化促進剤の含有量）が０．７以上４以下であり、
前記水酸化カルシウム及び前記硬化促進剤の合量と前記特定粉末材料の含有量との比（前記水酸化カルシウム及び前記硬化促進剤の合量／前記特定粉末材料の含有量）が１以上１０以下である、急結剤。
【請求項２】
前記硬化促進剤は珪酸塩であり、
前記特定粉末材料は硫酸塩であり、
前記水酸化カルシウムの含有量と前記珪酸塩の含有量との比（水酸化カルシウムの含有量／前記珪酸塩の含有量）が１以上４以下であり、
前記水酸化カルシウム及び前記珪酸塩の合量と前記硫酸塩の含有量との比（前記水酸化カルシウム及び前記珪酸塩の合量／前記硫酸塩の含有量）が１．５以上１０以下である、請求項１に記載の急結剤。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火物の湿式吹き付け施工に用いられる粉末状の急結剤に関する。
【背景技術】
【０００２】
耐火物による各種工業窯炉の内張りあるいはその補修の方法として、耐火物（不定形耐火物）を所要量の施工水分をもって予め混練した後、ノズルに圧送し、ノズル又はノズル手前で急結剤を添加して吹き付ける湿式吹き付け施工方法が知られている。
この湿式吹き付け施工方法に用いられる急結剤としては、従来、溶液状の急結剤、特にアルミン酸アルカリ塩の溶液が一般的に用いられていた（例えば、特許文献１参照）。
しかし、アルミン酸アルカリ塩は急結性に優れるが、苛性ソーダを含む高塩基度のために、直接触れると肌が、かぶれや、やけど状態となる。また、一部は吹き付け施工時にノズルからミスト状に浮遊し、これを吸引することで鼻炎を生じる。このように、その使用は作業安全性において問題があった。
【０００３】
このため、アルミン酸アルカリ塩を含まない急結剤の開発が行われている。例えば特許文献２では、水酸化カルシウムに加え、塩化ナトリウム、塩化カリウム、塩化マグネシウム及び炭酸カリウムから選択される少なくとも一種の粉末材料を含む急結剤が提案されている。
【０００４】
しかしながら、アルミン酸アルカリ塩を含まない急結剤を用いた耐火物の湿式吹き付け施工では、アルミン酸アルカリ塩を含む急結剤を用いた耐火物の湿式吹き付け施工に比べて施工の安定性に劣り、ノズルから吹き付けられる耐火物の被施工体への付着性（以下、単に「付着性」という。）が低下する、ノズルが閉塞しやすい、あるいは発塵が生じやすい、といった問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平１０−１１８７６２号公報
【特許文献２】特開２０１７−９５３２２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、耐火物の湿式吹き付け施工において、付着性の低下を抑制できるとともにノズル閉塞及び発塵の発生も抑制できる、アルミン酸アルカリ塩を含まない急結剤を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一観点によれば、次の急結剤が提供される。
耐火物の湿式吹き付け施工に用いられる粉末状の急結剤であって、
添加剤と、耐火材料とを含み、
前記添加剤は、
水酸化カルシウムと、
アルミナセメント及び珪酸塩から選択される少なくとも一種の硬化促進剤と、
硫酸塩、炭酸塩、クエン酸、クエン酸塩、ホウ酸及びホウ酸塩から選択される少なくとも一種の特定粉末材料と、を含み、
前記水酸化カルシウムの含有量と前記硬化促進剤の含有量との比（前記水酸化カルシウムの含有量／前記硬化促進剤の含有量）が０．７以上４以下であり、
前記水酸化カルシウム及び前記硬化促進剤の合量と前記特定粉末材料の含有量との比（前記水酸化カルシウム及び前記硬化促進剤の合量／前記特定粉末材料の含有量）が１以上１０以下である、急結剤。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の急結剤は、「水酸化カルシウム」と、「アルミナセメント及び珪酸塩から選択される少なくとも一種の硬化促進剤」と、「硫酸塩、炭酸塩、クエン酸、クエン酸塩、ホウ酸及びホウ酸塩から選択される少なくとも一種の特定粉末材料」とを特定の含有量比にて含有することから、耐火物の湿式吹き付け施工において、付着性の低下を抑制できるとともにノズル閉塞及び発塵の発生も抑制できる。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
本発明の急結剤は、耐火物の湿式吹き付け施工に用いられる粉末状の急結剤であって、添加剤と、耐火材料とを含む。このうち耐火材料としては、アルミナ質、シリカ質、アルミナ−シリカ質、アルミナ−スピネル質、アルミナ−マグネシア質、アルミナ−カーボン質、アルミナ−炭化珪素質、アルミナ−炭化珪素−カーボン質、マグネシア質、マグネシア−カーボン質、カーボン質、炭化珪素質、窒化珪素質、ジルコニア質、カルシア質、ドロマイト質、クロミア質、クロミア−マグネシア質、マグネシア−ライム質、マグネシア−アルミナ質等、各種の粉末状の耐火材料が挙げられ、ノズルに圧送される耐火物（以下「本体材料」という。）に応じて、適宜、一種又は二種以上が選択される。なお、耐火材料は、急結剤１００質量％中に３０質量％以上７０質量％以下の範囲で含有させることが好ましい。
【００１０】
一方、本発明の急結剤において添加剤は、水酸化カルシウムと、アルミナセメント及び珪酸塩から選択される少なくとも一種の硬化促進剤と、硫酸塩、炭酸塩、クエン酸、クエン酸塩、ホウ酸及びホウ酸塩から選択される少なくとも一種の特定粉末材料とを含む。
添加剤に含まれる硬化促進剤のうち珪酸塩としては、珪酸ナトリウム、珪酸カリウム、珪酸リチウム等が挙げられる。
また、添加剤に含まれる特定粉末材料のうち、硫酸塩としては、硫酸カルシウム、硫酸ナトリウム、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム等が挙げられ、炭酸塩としては、炭酸ナトリウム、炭酸カリウム、炭酸リチウム等が挙げられる。
クエン酸塩としては、クエン酸のアルカリ金属またはアルカリ土類金属塩が好ましく、工業的利用の観点から、クエン酸ナトリウム又はクエン酸カリウムが一般的なものとして挙げられる。
ホウ酸とは、別名ボール酸、正ホウ酸、オルソホウ酸と呼ばれる物で、ピロホウ酸、テトラホウ酸、メタホウ酸を含有するものである。
ホウ酸塩としては、ナトリウム塩、カリウム塩、及びカルシウム塩等が挙げられ、そのうち、ホウ酸ナトリウム又はホウ酸カリウムの使用が好ましく、含水物あるいは無水物のいずれの使用も可能である。
なお、添加剤は、急結剤１００質量％中に３０質量％以上７０質量％以下の範囲で含有させることが好ましい。
【００１１】
本発明において、水酸化カルシウムの含有量と硬化促進剤の含有量との比（水酸化カルシウムの含有量／硬化促進剤の含有量）（以下「第１の含有量比」という。）は、０．７以上４以下とする。すなわち、第１の含有量比が０．７以上４以下の範囲であると、本体材料に対する急結剤の添加量を適正な範囲（本体材料１００質量％に対して外掛けで１．５質量％以上３質量％以下程度）とすることができ、その結果、施工が安定化して付着性の低下を抑制できるとともにノズル閉塞及び発塵の発生も抑制できる。これに対して、第１の含有量比が４超であると、水酸化カルシウムによる凝集性が強くなりノズル閉塞が懸念されるため、急結剤の添加量を減らす必要があり、施工が不安定になる。また、第１の含有量比が０．７未満であると、水酸化カルシウムによる凝集性が弱くなり、急結剤の添加量を増やす必要があり、発塵が生じて作業環境が悪化する。
【００１２】
また、本発明において、特定粉末材料は以下の機能を有すると推定される。
（１）特定粉末材料中の酸が急結剤中のアルカリイオン（カルシウムイオン）を中和する働きを有し、初期の凝集（水酸化カルシウムによる凝集）を抑制する。
（２）特定粉末材料も凝集作用を有するが、ゆるやかな凝集作用（水酸化カルシウムのように急激な凝集作用ではない）を発揮する。初期は特定粉末材料のゆるやかな凝集作用によりノズル閉塞等を防ぐ機能を発揮する。
【００１３】
本発明ではこのような特定粉末材料の機能を考慮して、水酸化カルシウム及び硬化促進剤の合量と特定粉末材料の含有量との比（水酸化カルシウム及び硬化促進剤の合量／特定粉末材料の含有量）（以下「第２の含有量比」という。）は、１以上１０以下とする。第２の含有量比が１０超であると、特定粉末材料の含有量に対して水酸化カルシウム及び硬化促進剤の含有量（合量）が多くなるため、特定粉末材料の初期のゆるやかな凝集作用が発揮されず、水酸化カルシウムの急激な凝集作用が支配的となってしまう。また、特定粉末材料中の酸が急結剤中のアルカリイオン（カルシウムイオン）を中和する働きが弱くなり、水酸化カルシウムの初期の凝集を抑制する機能が十分でなくなる。これにより、ノズル閉塞や、施工体が層状になるなどの問題が生じる。
一方、第２の含有量が１未満であると、特定粉末材料の含有量に対して水酸化カルシウム及び硬化促進剤の含有量（合量）が少なくなるため、特定粉末材料の初期のゆるやかな凝集作用が支配的となってしまう。また、特定粉末材料中の酸が急結剤中のアルカリイオン（カルシウムイオン）を中和する機能が過度に発揮されてしまう。これにより、施工直後の強度発現が弱くなって保形性が十分でなくなり、付着性が低下する。
【００１４】
なお、本発明において硬化促進剤は珪酸塩、特定粉末材料は硫酸塩であることが好ましく、この場合、第１の含有量比は１以上４以下、第２の含有量比は１．５以上１０以下であることが好ましい。
また、本発明の急結剤は、以上の材料のほかにも、リン酸塩、ポリアクリル酸塩、ポリカルボン酸塩、デキストリン等を適宜含有しうる。
【実施例】
【００１５】
表１に示す配合による粉末状の急結剤を用いて不定形耐火物の湿式吹き付け施工を実施し、その施工性を評価した。湿式吹き付け施工では、所定の水分量にて混練したアルミナ−シリカ質の不定形耐火物（本体材料）をダブルピストンポンプにてノズル部まで圧送し、その圧送された本体材料に、別系統でエアー搬送された急結剤をノズル部で混合して、被施工体を模したパネルに対して吹き付けを実施した。
【００１６】
施工性としては、以下の要領で（１）付着性、（２）ノズル閉塞性及び（３）発塵性を評価し、これらの評価結果に基づき総合評価を行った。
（１）付着性
「施工対象としたパネルに付着した量／吹き付け時間から推定される吹き付け量」にて算出した付着率で評価し、付着率が９５％以上を◎（良）、９０％以上９５％未満を〇（可）、９０％未満を×（不可）とした。
（２）ノズル閉塞性
「吹き付け終了後のノズル内壁の開口径（付着により減少）／ノズル内径」にて算出したノズル閉塞率で評価し、ノズル閉塞率が１０％以下を◎（良）、１０％超３０％以下を○（可）、３０％超を×（不可）とした。
（３）発塵性
吹き付け施工時における発煙の程度を目視観察することにより評価し、発塵が観察されたが極めて少量であり、作業性に問題ない場合を◎（良）、発塵はあるが、適切な保護部材があれば作業が可能である場合を○（可）、発塵が多く、視界が悪いため適切な保護部材があっても作業が困難である場合を×（不可）とした。
（４）総合評価
各評価の全てが◎の場合を◎（良）、×がなくいずれか一つが○の場合を○（可）、いずれか一つが×の場合を×（不可）とした。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
本発明の範囲内にある実施例１〜１６の急結剤は、総合評価が◎（良）又は○（可）であり、付着性、ノズル閉塞性及び発塵性はいずれも良好であった。
【００１９】
これに対して、比較例１は第１の含有量比（水酸化カルシウムの含有量／硬化促進剤の含有量）が小さい例で、水酸化カルシウムによる凝集性が弱くなって付着性が低下するとともに、急結剤の添加量を増やす必要があり発塵が多く生じた。
比較例２は第１の含有量比が大きい例で、水酸化カルシウムによる凝集性が強くなりすぎてノズル閉塞率が大きくなった。また、ノズル閉塞を抑えるために急結剤の添加量を減らす必要があり、施工が不安定となって付着性が低下した。
【００２０】
比較例３は第２の含有量比（水酸化カルシウム及び硬化促進剤の合量／特定粉末材料の含有量）が小さい例で、付着性が低下した。
比較例４は第２の含有量比が大きい例で、ノズル閉塞率が大きくなるとともに施工体が層状になるなどの問題が生じて付着性が低下した。