(57)【要約】温度の変化幅が大きい箇所の目地として使用された場合であっても、膨張収縮およびそれに伴う目地開きを抑制することができるモルタルを提供する。Ａｌ２Ｏ３を８０〜９８質量％、ＳｉＯ２を１〜１８質量％、Ｂ２Ｏ３を０．１〜６．０質量％、アルミナファイバーを０．０５〜１．０質量％、各々含有する。【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ２Ｏ３を８０〜９８質量％、ＳｉＯ２を１〜１８質量％、Ｂ２Ｏ３を０．１〜６．０質量％、アルミナファイバーを０．０５〜１．０質量％、各々含有することを特徴とするモルタル。
【請求項２】
該アルミナファイバーが、アルミナファイバー中のバインダー含有量を５質量％以下に抑制したものであることを特徴とする請求項１記載のモルタル。
【請求項３】
その他の成分として、粘土鉱物を含有することを特徴とする請求項１記載のモルタル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はモルタル、特に加熱および冷却によるヒートショックが繰り返し加わる部位に使用されるモルタルに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、モルタルは、金属溶湯用容器のライニング構造における耐火材の目地締め等の用途に広く用いられている（例えば、特許文献１）。【０００３】
しかし、従来のモルタルは、金属溶湯用容器のライニング構造等、繰り返し加熱および冷却によるヒートショックが繰り返し加わる部位に使用された場合、モルタルが膨張収縮して目地が開き溶湯漏れが生じやすい問題があった。【０００４】
なお、特許文献２には、溶湯濾過装置において、柔軟性のあるファイバー系モルタルを介して濾過用のセラミックチューブを溶湯濾過装置内で側板に取り付ける技術が開示されているが、従来のファイバー系モルタルは、ファイバーをモルタル中に１０〜２０質量％程度含有させて使用されるものであった。【０００５】
しかし、ファイバーをモルタル中に混合させたものは、高温で溶湯濾過装置内に常時溶湯が満たされている条件下においては、装置内の温度変化幅が小さく特段の不都合を生じないものの、金属溶湯の出し入れが頻繁に行われる金属溶湯用容器では、金属溶湯用容器の温度変化幅が常温〜１０００℃超と非常に大きくなり、このような大きな温度変化幅で、モルタルに繰り返し加熱および冷却によるヒートショックが繰り返し加わった場合、高温条件下におけるモルタルの膨張と、温度降下時におけるモルタルの収縮との繰り返しにより、モルタルで接着していた箇所で目地が開いてしまう問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３５９２７号公報
【特許文献２】特許第４０４６３４５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は前記の問題を解決し、温度の変化幅が大きい箇所の目地として使用された場合であっても、膨張収縮およびそれに伴う目地開きを抑制することができるモルタルを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するためになされた本発明のモルタルは、Ａｌ２Ｏ３を８０〜９８質量％、ＳｉＯ２を１〜１８質量％、Ｂ２Ｏ３を０．１〜６．０質量％、アルミナファイバーを０．０５〜１．０質量％、各々含有することを特徴とするものである。【０００９】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のモルタルにおいて、該アルミナファイバーが、アルミナファイバー中のバインダー含有量を５質量％以下に抑制したものであることを特徴とするものである。【００１０】
請求項３記載の発明は、請求項１記載のモルタルにおいて、その他の成分として、粘土鉱物を含有することを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では、モルタル中に、Ａｌ２Ｏ３を８０質量％以上含有させるとともに、ＳｉＯ２の含有量を１８質量％までに抑制することにより、溶融アルミに対する優れた耐食性を実現している。また、モルタル中に、ＳｉＯ２を１質量％以上、Ｂ２Ｏ３を０．１質量％以上、各々含有させることによって十分な焼結性を確保して優れた接着強度を実現するとともに、Ｂ２Ｏ３の含有量を６．０質量％までに抑制することにより、ガラス化を抑制し耐熱性および耐久性を確保している。【００１２】
更に、本発明では、Ａｌ２Ｏ３を８０〜９８質量％、ＳｉＯ２を１〜１８質量％、Ｂ２Ｏ３を０．１〜６．０質量％含有し、前記特性を備えるモルタル中に、アルミナファイバーを０．０５質量％以上含有させることにより、該モルタルが温度の変化幅が大きい箇所の目地として使用された際に生じるモルタルの膨張収縮を抑制可能とするとしている。なお、アルミナファイバーの含有量が１．０質量％を超えると、施工性及び接着強度が不十分となるところ、本発明では、アルミナファイバーの含有量を１．０質量％までに抑制して、これらの問題を回避可能としている。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に本発明の好ましい実施形態を示す。
【００１４】
本発明のモルタルの主成分は、アルミナ粉末である。アルミナ粉末は耐熱性と強度を発現させるために必要な主成分であり、モルタル中のＡｌ２Ｏ３含有量を８０〜９８質量％としている。Ａｌ２Ｏ３含有量が８０質量％以下の場合、例えば、溶融アルミウム用容器の目地材として使用される際の溶融アルミウムに対する耐食性が不足となるため好ましくない。一方、Ａｌ２Ｏ３含有量が９８質量％以上の場合、バインダー成分不足となり接着強度等が不十分となるため好ましくない。
【００１５】
本発明のモルタルは、前記のＡｌ２Ｏ３の他、必須構成成分として、１〜１８質量％のＳｉＯ２と０．１〜６．０質量％のＢ２Ｏ３を含有する。
【００１６】
ＳｉＯ２含有量が１質量％以下の場合、焼結性が不足となり接着強度が不十分となるため好ましくない。一方、ＳｉＯ２含有量が１８質量％を超えると、溶融アルミに対する耐食性が不十分となるため好ましくない。
【００１７】
Ｂ２Ｏ３含有量が０．１量％以下の場合、焼結性が不足となり接着強度が不十分となるため好ましくない。一方、Ｂ２Ｏ３含有量が６．０質量％を超えると、ガラス化が促進され耐久性(耐熱)に問題が生じるため好ましくない。
【００１８】
更に、本発明では、前記成分を含有するモルタル中に、０．０５〜１．０質量％のアルミナファイバーを含有する。
【００１９】
アルミナファイバー含有量が０．０５質量％以下の場合、モルタルの収縮性の低減が不十分となるため好ましくない。一方、アルミナファイバー含有量が１．０質量％を超えると、施工性及び接着強度が低下するため好ましくない。
【００２０】
通常、アルミナファイバー中には、灼熱減量値として５超〜１０質量％のバインダー等の揮発分を含んでいるが、アルミナファイバー中にバインダーが存在すると、加熱時にバインダーが揮発する分、ファイバーの熱収縮が大きくなり、モルタル全体の収縮に大きな影響を与える。このため、モルタルの膨張収縮を抑制する観点からは、アルミナファイバー中におけるバインダーの含有量はできる限り低減させ、少なくとも５質量％以下とすることが望ましく、バインダーを含有しないアルミナファイバーを用いることが最も好ましい。
【００２１】
本発明のモルタルは、上記成分の他、ＣａＯやＭｇＯを含む粘土鉱物を含有することができる。粘土鉱物を添加することによってセラミック粉末の沈降を防止し、長期保存後の塗工性を高めることができる。
【００２２】
７００℃程度のアルミ溶湯の出し入れが頻繁に行われるアルミ溶湯用容器の目地締めに上記のモルタルを用いた場合、施工されたモルタル部分にも、アルミ溶湯の出し入れに伴う大きな温度変化（常温〜１０００℃超）が繰り返し生じるが、前記アルミナファイバーがモルタルの膨張収縮を抑制するため、ヒートショックの繰り返し付加に伴う目地開きを、従来のモルタルに比べ顕著に抑制することができる。
【実施例】
【００２３】
モルタルの各成分につき、含有量を検討した結果を下記表１に示している。
【表１】
2014006991.tif 000002
【００２４】
（表１の各評価項目について）
「耐アルミ性」は、７５０℃に保持したアルミニウム合金(例：ＡＤＣ−１２)溶湯中に□４０ｍｍ×２０ｍｍのサンプルを１００ｈｒｓ浸漬した後の状態を外観評価したものである。
表１では、この外観評価でアルミ溶湯との反応付着量が多いものを「×」、中程度のものを「△」、少ないものを「○」と評価した。
「線収縮性」は、４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍ 形状のサンプルの１１０℃乾燥後寸法をＡ、８００℃焼成後寸法をＢとした時、「（Ｂ−Ａ）/Ａ×１００(％) 」で求められる残存線変化率で評価したものである。
表１では、この残存線変化率が、−０．５〜０．５％のものを「○」、−１〜−０．５％のものを「△」、それ以外のものを「×」と評価した。
「耐熱性」は、上記サンプル形状品を１０００℃で焼成した時の残存線変化率で評価したものである。
表１では、この残存線変化率が、−０．５〜０．５％のものを「○」、それ以外のものを「×」と評価した。
「施工性」は、施工のやり易さ、やり難さを官能的に評価したものである。
「接着強度」は、基材となる炭化珪素炉材を４０×５０×１０tに切り出したのち、断面積が４０×１０となる部分に不定形耐火物を塗布し、基材同士を不定形耐火物厚み２mmとなるように接着させ、基材を接着させたサンプルを所定の温度で乾燥(１１０℃×２４hrs)・焼成後  (８００℃×３ｈrs)、図２に従い３点曲げ強度(接着強度)をＪＩＳ Ｒ２５５３に準拠して測定したものである。【００２５】
比較例１では、Ａｌ２Ｏ３含有量が不足し、ＳｉＯ２含有量が過剰となっている結果、溶融アルミに対する耐食性（表１における「耐アルミ性」）が、７００℃程度のアルミ溶湯の出し入れが頻繁に行われるアルミ溶湯用容器の目地締め用の用途として、不十分であった。また、Ｂ２Ｏ３含有量が不足している結果、焼結性が不足となり接着強度が前記用途として不十分であった。更に、アルミナファイバー含有量が不足し、モルタルの収縮性の低減（表１における「線収縮性」）が前記用途（７００℃程度のアルミ溶湯の出し入れが頻繁に行われ、アルミ溶湯の出し入れに伴う大きな温度変化（常温〜１０００℃超）が繰り返し生じるアルミ溶湯用容器の目地締め用）として不十分であった。【００２６】
比較例２では、Ｂ２Ｏ３含有量が不足している結果、焼結性が不足となり接着強度が前記用途として不十分であった。更に、アルミナファイバー含有量が不足し、モルタルの収縮性の低減（表１における「線収縮性」）が前記用途として不十分であった。【００２７】
比較例３では、Ｂ２Ｏ３含有量が不足している結果、焼結性が不足となり接着強度が前記用途として不十分であった。【００２８】
比較例４では、アルミナファイバー含有量が不足し、モルタルの収縮性の低減（表１における「線収縮性」）が前記用途として不十分であった。【００２９】
比較例５では、ＳｉＯ２を含有していないため、焼結性が不足となり接着強度が前記用途として不十分であった。【００３０】
比較例６では、アルミナファイバー含有量が過剰となっている結果、施工性及び接着強度が低下し、前記用途として不十分であった。【００３１】
比較例７では、Ｂ２Ｏ３含有量が過剰となっている結果、ガラス化が促進され耐久性の観点で、前記用途として不十分であった。【００３２】
バインダーの有無によるモルタルの収縮性への影響を検討するため、実施例１〜４ではバインダーを含有しないアルミナファイバーを使用し、実施例５〜７では５質量％のバインダーを含有するアルミナファイバーを使用して検討をおこなったところ、双方、前記用途として十分なレベルでモルタルの収縮性の低減効果を得ることができたが、バインダーを含有しないアルミナファイバーを使用した場合、より顕著なモルタルの収縮性の低減効果を確認することができた。
【手続補正書】
【提出日】平成26年12月16日(2014.12.16)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１０】
請求項２記載の発明は、請求項１記載のモルタルにおいて、その他の成分として、粘土鉱物を含有することを特徴とするものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
Ａｌ２Ｏ３を８０〜９８質量％、ＳｉＯ２を１〜１８質量％、Ｂ２Ｏ３を０．１〜６．０質量％、アルミナファイバーを０．０５〜１．０質量％、各々含有することを特徴とするモルタル。
【請求項２】
その他の成分として、粘土鉱物を含有することを特徴とする請求項１記載のモルタル。
【国際調査報告】
2014006991.tif 000003
2014006991.tif 000004