(57)【要約】  熱伝導性が低いとともに、均質性が高く、物理的な衝撃や熱衝撃に対する耐久性が高い、新規な耐火成形体を提供する。  無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有することを特徴とする耐火成形体であり、好適には、バインダーと、無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、バインダーで結合された前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する耐火成形体であるか、または、無機粒子としてケイ酸カルシウム粒子を含むとともに、束状の無機繊維集合体を含んでなり、ケイ酸カルシウム粒子間に束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する耐火成形体である。
2011108700.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有することを特徴とする耐火成形体。
【請求項２】
バインダーと、無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記バインダーで結合された前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する請求項１に記載の耐火成形体。
【請求項３】
前記バインダーを１〜５０質量％、前記無機粒子を３０〜９５質量％、前記束状の無機繊維集合体を１〜３０質量％含んでなる請求項２に記載の耐火成形体。
【請求項４】
前記束状の無機繊維集合体の直径が０．０１〜５ｍｍであり、長さが３〜３０ｍｍである請求項２または請求項３に記載の耐火成形体。
【請求項５】
前記無機粒子としてケイ酸カルシウム粒子を含むとともに、束状の無機繊維集合体を含んでなり、前記ケイ酸カルシウム粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する請求項１に記載の耐火成形体。
【請求項６】
前記無機粒子を６５〜９９質量％、前記束状の無機繊維集合体を１〜３０質量部含んでなる請求項５に記載の耐火成形体。
【請求項７】
前記束状の無機繊維集合体の直径が０．０１〜５ｍｍであり、長さが３〜２００ｍｍである請求項５または請求項６に記載の耐火成形体。
【請求項８】
ＪＩＳ  Ｒ  １６６２により測定したときのシャルピー衝撃値が０．５〜１０ｍＪ／ｍｍ２である請求項１〜請求項７のいずれか１項に記載の耐火成形体。
【請求項９】
無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体とを含む耐火成形体形成材料を混練した後、得られた混練物を成形することを特徴とする耐火成形体の製造方法。
【請求項１０】
バインダーと、無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体とを含む耐火成形体形成材料を混練した後、得られた混練物を成形する請求項９に記載の耐火成形体の製造方法。
【請求項１１】
前記耐火成形体形成材料が、固形分中に、前記バインダーを１〜５０質量％、前記無機粒子を３０〜９５質量％、前記表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を１〜３０質量％含む請求項１０に記載の耐火成形体の製造方法。
【請求項１２】
ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１により測定したときの前記混練物のタップフロー値が１５０ｍｍ以上である請求項１０または請求項１１に記載の耐火成形体の製造方法。
【請求項１３】
ケイ酸カルシウム粒子の原料を含むとともに、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を含む耐火成形体形成用スラリーを、脱水成形し、次いで水熱処理した後、乾燥処理することを特徴とする耐火成形体の製造方法。
【請求項１４】
前記ケイ酸カルシウム粒子の原料が石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末である請求項１３に記載の耐火成形体の製造方法。
【請求項１５】
前記水熱処理を７ｋｇ／ｃｍ２以上の水蒸気圧下で行う請求項１４に記載の耐火成形体の製造方法。
【請求項１６】
前記耐火成形体形成用スラリーが、固形分中に、前記無機粒子の原料１００質量部に対し、前記表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を１〜３０質量部含む請求項１３〜請求項１５のいずれかに記載の耐火成形体の製造方法。
【請求項１７】
前記表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体が、束状の無機繊維集合体１００質量部に対してガラス転移温度４０℃以下の樹脂を１〜３０質量部被覆してなるものである請求項９〜請求項１６のいずれか１項に記載の耐火成形体の製造方法。
【請求項１８】
無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する耐火成形体により、少なくともその表面が形成されてなることを特徴とする金属鋳造用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火成形体、耐火成形体の製造方法および金属鋳造用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
ダイキャスト技術を利用してアルミニウム溶湯やマグネシウム溶湯を鋳造する場合、所定量の金属溶湯を保持溶炉から鋳造機にまで運搬し、鋳造機の型内に注入するための容器として、ラドルが使用されている。
大量生産を目的とした鋳造装置において、ラドルはロボットアーム等に搭載され自動制御されており、所定量の金属溶湯を保持溶炉からすくい上げて鋳造機まで運んで注入するようにプログラムされている。また、少量生産を目的とした鋳造装置において、ラドルは手動リフトハンドル等に固定された状態で手動で制御されている。【０００３】
現在、ラドルは、高温に対して耐久性があり、頑丈であることから、鋳鉄製のものが市場の９割以上を占めている。
しかしながら、鋳鉄は熱伝導性が高いことから、鋳鉄製のラドルを用いた場合、保持溶炉や運搬される金属溶湯の温度を低下させてしまう。このため、保持溶炉や金属溶湯の温度低下を考慮して保持溶炉の温度を鋳造温度よりも相当に高い温度に維持しなければならず、エネルギー損失が大きくなるという技術課題が存在している。【０００４】
そこで、鋳鉄製のラドルに代えて熱伝導性の低いセラミックス等の無機材質製のラドルが求められるようになっているが、無機材質製のラドルは、一般に物理的な衝撃や熱衝撃に弱く、耐久性が低いという技術課題を有している。【０００５】
上記技術課題を解決するために、特許文献１（特開２００５−１１８８７８号公報）においては、スラリー状のセラミック材料で湿潤したＥ−ガラス製の布を成形体上に順次貼り付けることで作製されてなる、Ｅ−ガラス製の布で補強されたセラミックス製のラドルが提案されている。【０００６】
また、金属鋳造装置の構成部材として、熱衝撃による亀裂の発生を抑制するために、ケイ酸カルシウムに炭素繊維を混入した材料からなるものが知られている（特許文献２（特開２００９−２３４８１２号公報）参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１１８８７８号公報
【特許文献２】特開２００９−２３４８１２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１記載の方法では、熱伝導性が低く、耐衝撃性を有するＥ−ガラス製の布で補強されたセラミックス製のラドルが得られるものの、スラリー状のセラミック材料で湿潤した布を１枚づつ手作業で成形型に貼り付けることでラドルを作製していることから、製造効率が低く、生産性を向上することが困難であるという技術課題が存在していた。
また、ラドル以外にも、例えば樋、溶湯保持炉、取鍋、フロート、スパウト、ホットトップリングヘッダー等の溶湯と接触する金属鋳造用部材においても、熱伝導性が低く、優れた耐熱衝撃性を有するものが求められるようになっているが、例えば金属鋳造用部材として、特許文献２に記載の炭素繊維を混入したケイ酸カルシウム製の部材を用いた場合、金属溶湯の温度が炭素繊維の耐熱温度よりも高いことから、使用に伴って炭素繊維が次第に焼失して、亀裂を生じ易くなる。
従って、本発明は、熱伝導性が低いとともに、物理的な衝撃や熱衝撃に対する耐久性が高く、均質性の高い新規な耐火成形体を提供するとともに、該耐火成形体を高い生産性の下で簡便に製造する方法および金属鋳造用部材を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するために、本発明者等が鋭意検討を行った結果、無機粒子と無機短繊維とを混練して得られた混練物を成形することにより、高い生産性の下で耐火成形体を作製する方法を着想した。
しかしながら、本発明者等が検討したところ、無機短繊維は、通常、複数の短繊維がサイジング剤で結着されるか加撚された無機短繊維集合体の状態にあるが、これらの無機短繊維集合体は、混練時に個々の無機短繊維に解繊し分散して、混練物の流動性を著しく低下させてしまい、成形物にスやボイド等の空隙を生じて成形不良を引き起こすことから、極少量の無機短繊維しか添加できないことが判明した。ラドルは最薄部の肉厚が１ｃｍ程度であることから、上記空隙を生じた場合には、均質性が低下し、十分な靱性を付与することができなくなってしまう。【００１０】
上記知見に基づき、本発明者等がさらに検討したところ、無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、上記無機粒子間に上記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する耐火成形体により、上記技術課題を解決し得ることを見出し、本知見に基づいて本発明を完成するに至った。【００１１】
すなわち、本発明は、
（１）無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有することを特徴とする耐火成形体、
（２）バインダーと、無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記バインダーで結合された前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する上記（１）に記載の耐火成形体（以下、適宜、耐火成形体１と称する）、
（３）前記バインダーを１〜５０質量％、前記無機粒子を３０〜９５質量％、前記束状の無機繊維集合体を１〜３０質量％含んでなる上記（２）に記載の耐火成形体、
（４）前記束状の無機繊維集合体の直径が０．０１〜５ｍｍであり、長さが３〜３０ｍｍである上記（２）または（３）に記載の耐火成形体、
（５）前記無機粒子としてケイ酸カルシウム粒子を含むとともに、束状の無機繊維集合体を含んでなり、前記ケイ酸カルシウム粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する上記（１）に記載の耐火成形体（以下、適宜、耐火成形体２と称する）、
（６）前記無機粒子を６５〜９９質量％、前記束状の無機繊維集合体を１〜３０質量部含んでなる上記（５）に記載の耐火成形体、
（７）前記束状の無機繊維集合体の直径が０．０１〜５ｍｍであり、長さが３〜２００ｍｍである上記（５）または（６）に記載の耐火成形体、
（８）ＪＩＳ  Ｒ  １６６２により測定したときのシャルピー衝撃値が０．５〜１０ｍＪ／ｍｍ２である上記（１）〜（７）のいずれか１項に記載の耐火成形体、
（９）無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体とを含む耐火成形体形成材料を混練した後、得られた混練物を成形することを特徴とする耐火成形体の製造方法（以下、適宜、耐火成形体の製法１と称する）、
（１０）バインダーと、無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体とを含む耐火成形体形成材料を混練した後、得られた混練物を成形する上記（９）に記載の耐火成形体の製造方法、
（１１）前記耐火成形体形成材料が、固形分中に、前記バインダーを１〜５０質量％、前記無機粒子を３０〜９５質量％、前記表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を１〜３０質量％含む上記（１０）に記載の耐火成形体の製造方法、
（１２）ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１により測定したときの前記混練物のタップフロー値が１５０ｍｍ以上である上記（１０）または（１１）に記載の耐火成形体の製造方法、
（１３）ケイ酸カルシウム粒子の原料を含むとともに、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を含む耐火成形体形成用スラリーを、脱水成形し、次いで水熱処理した後、乾燥処理することを特徴とする耐火成形体の製造方法（以下、適宜、耐火成形体の製法２と称する）、
（１４）前記ケイ酸カルシウム粒子の原料が石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末である上記（１３）に記載の耐火成形体の製造方法、
（１５）前記水熱処理を７ｋｇ／ｃｍ２以上の水蒸気圧下で行う上記（１４）に記載の耐火成形体の製造方法、
（１６）前記耐火成形体形成用スラリーが、固形分中に、前記無機粒子の原料１００質量部に対し、前記表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を１〜３０質量部含む上記（１３）〜（１５）のいずれかに記載の耐火成形体の製造方法、
（１７）前記表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体が、束状の無機繊維集合体１００質量部に対してガラス転移温度４０℃以下の樹脂を１〜３０質量部被覆してなるものである上記（９）〜（１６）のいずれか１項に記載の耐火成形体の製造方法、
（１８）無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する耐火成形体により、少なくともその表面が形成されてなることを特徴とする金属鋳造用部材、
を提供するものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る耐火成形体１または耐火成形体２等の耐火成形体は、無機粒子等の無機材質により構成されることによって、熱伝導性が低減されてなるとともに、均質性が高く、無機粒子間に束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有することにより、物理的な衝撃や熱衝撃に対する耐久性を向上させることができる。【００１３】
また、本発明の耐火成形体の製法１によれば、耐火成形体の製造に際して、無機繊維材料として、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を使用しつつ無機粒子と混練していることから、混練時に個々の無機繊維への解繊、分散を抑制することができ、無機繊維集合体を多量使用した場合でも高い生産性の下で簡便に耐火成形体を作製することができる。【００１４】
さらに、本発明の耐火成形体の製法２によれば、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体の共存下に、無機粒子の原料としてケイ酸カルシウム粒子の原料を含む耐火成形体形成用スラリーを脱水成形し、次いで水熱処理することにより、束状の無機繊維集合体を分散させた状態で無機粒子を合成しつつ同時に耐火成形体を形成し得ることから、耐火成形体の形成時に個々の無機繊維への解繊、分散を抑制することができ、無機繊維集合体を多量使用した場合でも高い生産性の下で簡便に耐火成形体を作製することができる。【００１５】
さらに、本発明によれば、熱伝導性が低減するとともに、均質性が高く、物理的な衝撃や熱衝撃に対する耐久性を向上した金属鋳造用部材を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施例で得られたラドルの概略図である。
【図２】本発明の実施例で得られた取鍋の概略図である。
【図３】本発明の実施例で得られた耐火成形体１の断面図である。
【図４】本発明の実施例で得られた耐火成形体２の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
先ず、本発明の耐火成形体について説明する。
本発明の耐火成形体は、無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有することを特徴とするものである。
【００１８】
本発明の耐火成形体として、具体的には、耐火成形体１および耐火成形体２を挙げることができる。
耐火成形体１は、バインダーと、無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記バインダーで結合された前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有するものであり、耐火成形体２は、無機粒子としてケイ酸カルシウム粒子を含むとともに、束状の無機繊維集合体を含んでなり、前記ケイ酸カルシウム粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有するものである。
耐火成形体１と耐火成形体２は、耐火成形体１がバインダーを含むことを必須とし、耐火成形体２が無機粒子としてケイ酸カルシウム粒子を含むことを必須とするものである点において相違するものの、その他の点においては共通する技術事項を含むものであるので、以下、適宜両者を対比しつつ説明するものとする。
【００１９】
本発明の耐火成形体において、無機粒子は、耐火成形体のマトリックス成分（耐火成形体の骨格を成す主成分）として機能する耐火性粒子であり、任意の耐火性無機粒子を使用することができる。
本発明の耐火成形体が耐火成形体１である場合、無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ムライト粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、シリコンアルミニウムオキシニトリド粒子、ジルコン粒子、マグネシア粒子、ジルコニア粒子、グラファイト粒子、ワラストナイト粒子等のケイ酸カルシウム粒子、窒化硼素（ＢＮ）粒子、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子、二硼化チタン（ＴiＢ2）粒子、フライアッシュバルーン粒子、パーライト粒子、バーミキュライト粒子、フッ化カルシウム粒子、フッ化マグネシウム粒子、酸化カルシウム粒子、酸化マグネシウム粒子、酸化バリウム粒子及び硫酸バリウム粒子等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
本発明の耐火成形体が耐火成形体２である場合、無機粒子としてケイ酸カルシウム粒子を含み、ケイ酸カルシウム粒子として、具体的にはゾノトライト粒子、トバモライト粒子、ワラストナイト粒子等を挙げることができる。
【００２０】
無機粒子の平均粒子径は、０．１〜６０００μｍであることが好ましく、０．１〜５０００μｍであることがより好ましく、０．１〜４５００μｍであることがさらに好ましい。無機粒子の平均粒子径が０．１μｍ未満であると、表面積が増大して耐火成形体の製造時に分散媒とねばつき易く、流動性が低下し易くなり、６０００μｍを超えると本発明の効果が発揮され難くなる。
【００２１】
なお、本出願書類において、平均粒子径とは、レーザ回折・散乱法により測定したときの値を意味し、例えば、株式会社島津製作所製「ＳＡＬＤ−２２００」を用いて測定することができる。
【００２２】
本発明の耐火成形体は、無機粒子を３０〜９９質量％含んでなるものが好ましい。
本発明の耐火成形体が耐火成形体１である場合、無機粒子を３０〜９５質量％含んでなるものが好ましく、４０〜９０質量％含んでなるものがより好ましく、４５〜８０質量％含んでなるものがさらに好ましい。
また、本発明の耐火成形体が耐火成形体２である場合、無機粒子を６５〜９９質量％含んでなるものが好ましく、７５〜９６質量％含んでなるものがより好ましく、８０〜９５質量％含んでなるものがさらに好ましい。
無機粒子の含有量が上記範囲内にあることにより、耐火成形体に十分な強度を付与し易くなるとともに、耐火成形体の形状を所望形状に維持し易くなる。
上記無機粒子の含有量は、耐火成形体製造時に用いた原料量から算出することができる。
【００２３】
本発明の耐火成形体において、束状の無機繊維集合体を構成する無機繊維としては、耐火成形体の用途に応じた所定の耐熱性（耐火性）を有するものであれば特に制限されず、例えば、ガラス繊維、アルミナ繊維、ムライト繊維、シリカアルミナ繊維、ロックウール繊維等を挙げることができる。上記無機繊維として、製造コストを考慮した場合にはガラス繊維が好ましく、さらに本発明の耐火成形体が後述する耐火成形体の製法２等の水熱処理を伴う方法により形成されてなるものである場合には、耐アルカリガラス繊維が好ましい。
【００２４】
本発明の耐火成形体において、束状の無機繊維集合体は、複数本のフィラメント（単繊維または連続繊維ともいう）を集束したストランドを所定の長さに切断したチョップドストランドや、複数本のフィラメント（単繊維または連続繊維ともいう）を集束したストランドを数１０本合糸して円筒状に巻き取ったロービングを所定の長さに切断したもの、複数本のストランドを撚り合わせたヤーン（合撚糸）を所定の長さに切断したもの、バルクファイバーなどの短繊維を繊維長方向に平行に集め連続的な束としたものなどが挙げられる。これ等の束状の無機繊維集合体のうち、入手が容易なチョップドストランドや、ロービングや合撚糸を所定の長さに切断したものが好適であり、合撚糸を所定の長さに切断したものがより好適である。合撚糸を所定の長さに切断したものは、撚りによる凹凸を表面に生じ易く、耐火成形体中でアンカー効果を発揮し易いことから、耐火成形体の靱性を向上し易くなる。
【００２５】
また、本発明の耐火成形体において、束状の無機繊維集合体は、無機繊維が２０〜１００００本集合したものであることが好ましく、１００〜８０００本集合したものであることがより好ましく、２００〜６０００本集合したものであることがさらに好ましい。
【００２６】
本発明の耐火成形体において、束状の無機繊維集合体は、無機繊維の比重によっても異なるが、その繊度が１０〜５０００ｔｅｘであることが好ましく、５０〜４０００ｔｅｘであることがより好ましく、１００〜３０００ｔｅｘであることがさらに好ましい。
なお、本出願書類において、上記繊度が１ｔｅｘであるとは、束状の無機繊維集合体１０００ｍあたりの重量が１ｇであることを意味する。
【００２７】
本発明の耐火成形体において、束状の無機繊維集合体は、直径が０．０１〜５ｍｍであることが好ましく、０．０５〜４ｍｍであることがより好ましく、０．１〜３ｍｍであることがさらに好ましい。
【００２８】
本発明の耐火成形体において、束状の無機繊維集合体は、長さが３〜２００ｍｍであることが好ましい。
本発明の耐火成形体が耐火成形体１である場合、束状の無機繊維集合体は、束状の無機繊維集合体は、長さが３〜３０ｍｍであることが好ましく、５〜２５ｍｍであることがより好ましく、１０〜２０ｍｍであることがさらに好ましい。
また、本発明の耐火成形体が耐火成形体２である場合、束状の無機繊維集合体は、長さが３〜２００ｍｍであることが好ましく、１０〜１２０ｍｍであることが好ましく、２０〜８０ｍｍであることがさらに好ましい。
【００２９】
なお、本出願書類において、束状の無機繊維集合体の直径および長さは、束状の無機繊維集合体１００本の直径および長さを測定したときの算術平均値を意味する。
【００３０】
束状の無機繊維集合体の繊度や直径や長さが上記範囲内にあることにより、耐火成形体が無機繊維集合体を多量に含有し易くなるとともに、耐火成形体中から無機繊維集合体が抜けにくくなって、耐火成形体に高い靱性を付与し易くなる。
【００３１】
本発明の耐火成形体において、束状の無機繊維集合体は、密度が０．５〜４ｇ／ｃｍ３であるものが好ましく、１〜３ｇ／ｃｍ３であるものがより好ましく、１．５〜３ｇ／ｃｍ３であるものがさらに好ましい。
【００３２】
本発明の耐火成形体は、束状の無機繊維集合体を１〜３０質量％含んでなるものが好ましい。
本発明の耐火成形体が耐火成形体１である場合、束状の無機繊維集合体を１〜３０質量％含んでなるものが好ましく、５〜３０質量％含んでなるものがより好ましく、１０〜３０質量％含んでなるものがさらに好ましい。
本発明の耐火成形体が耐火成形体２である場合、束状の無機繊維集合体を１〜３０質量％含んでなるものが好ましく、２〜２０質量％含んでなるものがより好ましく、２〜１３質量％含んでなるものがさらに好ましい。
本発明の耐火成形体が、束状の無機繊維集合体を１〜３０質量含んでなるものであることにより、耐火成形体に十分な靱性を付与することができる。束状の無機繊維集合体の含有量が１質量％未満であると、耐火成形体に十分な靱性を付与し難くなり、３０質量％を超えると、成形時に成形材料の流動性が低下して成形し難くなる。
上記束状の無機繊維集合体の含有量は、耐火成形体製造時に用いた原料量から算出することができる。
【００３３】
本発明の耐火成形体が耐火成形体１である場合、耐火成形体１は、上記無機粒子および束状の無機繊維集合体とともに、さらに必須成分としてバインダーを含んでなる。
【００３４】
上記バインダーとしては無機バインダーが好ましく、無機バインダーとしては、セメント、リン酸アルミニウム、ケイ酸ソーダ、コロイダルシリカ等を挙げることができ、これ等のうち、セメントが好ましい。
セメントとしては、無機バインダーとして機能するものであれば特に制限されないが、例えば、ポルドラントセメント、白色セメント、フライアッシュセメント、シリカセメント、アルミナセメント等の水硬性セメント等から選ばれる一種以上を挙げることができる。上記セメントとしては、耐熱性の高いアルミナセメントが好適である。ここで、アルミナセメントとは、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３を主成分とするセメントを意味し、例えば、Ａｌ２Ｏ３含有割合が７０質量％以上であるものが好適である。
【００３５】
本発明の耐火成形体が耐火成形体１である場合、耐火成形体１は、バインダーを１〜５０質量％含んでなるものが好ましく、５〜４０質量％含んでなるものがより好ましく、１０〜４０質量％含んでなるものがさらに好ましい。バインダーの含有量が１質量％未満であると、無機粒子等を十分に結合させ難くなり、５０質量％を超えると、無機粒子等の他成分の含有割合が減少して、耐火成形体に十分な強度を付与し難くなる。
【００３６】
本発明の耐火成形体が耐火成形体２である場合、バインダーを含まないことが好ましいが、バインダーを含んでもよい。耐火成形体２中に含み得るバインダーとしては、上述したものと同様のものを挙げることができ、この場合、耐火成形体２は、例えば１質量％未満のバインダーを含むことができる。
【００３７】
本発明の耐火成形体が耐火成形体２である場合、繊維成分として、炭素繊維、パルプ、レーヨン、ポリエステル繊維、耐アルカリ性ガラス繊維等を含んでもよい。
耐火成形体２中の繊維成分の含有割合は、固形分換算で５質量％以下であることが好ましい。
なお、本出願書類において、繊維成分とは、上記束状の無機繊維集合体とは区別されるものであり、成形性を確保するために添加される短繊維を意味するものとする。
【００３８】
本発明の耐火成形体は、束状の無機繊維集合体が無機粒子間に分散された内部構造を有するものであり、束状の無機繊維集合体が耐火成形体全体に均一に分散した内部構造を有するものであることが適当である。
【００３９】
本発明の耐火成形体は、束状の無機繊維集合体が分散した内部構造を有するものであることにより、高い靱性を発揮することができる。
【００４０】
本発明の耐火成形体は、ＪＩＳ  Ｒ  １６６２により測定したときのシャルピー衝撃値が０．５〜１０ｍＪ／ｍｍ２であるものが好適である。シャルピー衝撃値が上記範囲内にあることにより、耐火成形体に十分な靱性を付与することができる。
【００４１】
本発明の耐火成形体は、ＪＩＳ  Ａ  １４０８により測定したときの曲げ強度が１〜２０ＭＰａであるものが好適である。曲げ強度が上記範囲内にあることにより、耐火成形体に十分な強度を付与することができる。
【００４２】
本発明に係る耐火成形体の具体的形態としては、金属鋳造用部材を挙げることができ、金属鋳造用部材としては、金属鋳造用溶湯保持部材、金属鋳造装置構成部材およびこれ等の構成材等を挙げることができる。
上記金属鋳造用溶湯保持部材として、具体的には、ラドル、樋、溶湯保持炉、取鍋等を挙げることができ、上記金属鋳造装置構成部材として、具体的には、フロート、スパウト、ホットトップリングヘッダー等を挙げることができる。
本発明の耐火成形体は、本発明の耐火成形体の製造方法により好適に作製することができる。具体的には、本発明の耐火成形体１は、後述する本発明の耐火成形体の製法１により好適に作製することができ、本発明の耐火成形体２は、後述する本発明の耐火成形体の製法２により好適に作製することができる。
【００４３】
なお、本発明の耐火成形体は、本発明の耐火成形体の製造方法以外の方法によっても作製することができ、例えば、後述する本発明の耐火成形体の製法１において、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体に代えて、表面に樹脂被覆を有さない、複数本のストランドを所定の強度で撚り合わせたヤーンを所定の長さに切断したものを用いる方法も挙げることができる。この場合、ヤーンの製造工程において撚りを強くすることにより、耐火成形体形成材料の混練時においても、無機繊維集合体を解繊することなく、束形状を保持したまま耐火成形体中に存在させることができる。
【００４４】
本発明の耐火成形体によれば、無機粒子等の無機材質により構成されるとともに、無機粒子間に束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有することにより、熱伝導性を低減するとともに、物理的な衝撃や熱衝撃に対する耐久性を向上させることができる。本発明の耐火成形体が耐火成形体２である場合においては、その構成上バインダーを少量しか含まないかまたはバインダーを含まなくてもよく、この場合、熱伝導性をより効果的に低減することができる。
【００４５】
次に、本発明の耐火成形体の製造方法について説明する。
本発明の耐火成形体の製造方法は、耐火成形体の製法１と耐火成形体の製法２からなるが、先ず耐火成形体の製法１について説明した後、耐火成形体の製法２について説明するものとする。
本発明の耐火成形体の製法１は、無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体とを含む耐火成形体形成材料を混練した後、得られた混練物を成形することを特徴とするものである。
本発明の耐火成形体の製法１は、本発明の耐火成形体１を作製する場合に特に好ましく適用することができる。
【００４６】
本発明の耐火成形体の製法１において、無機粒子としては、上述した本発明の耐火成形体１の説明で挙げたものと同様のものを挙げることができる。
【００４７】
本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体形成材料は、固形分中に（固形分換算したときに）、無機粒子を３０〜９５質量％含有することが好ましく、４０〜９０質量％含有することがより好ましく、４５〜８０質量％含有することがさらに好ましい。
無機粒子の含有量が上記範囲内にあることにより、得られる耐火成形体に十分な強度を付与し易くなるとともに、得られる耐火成形体の形状を所望形状に維持し易くなる。
【００４８】
本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体形成材料は、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を含む。
【００４９】
束状の無機繊維集合体としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。
【００５０】
束状の無機繊維集合体表面に被覆される樹脂としては、ガラス転移温度４０℃以下の樹脂であれば特に制限はないが、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックス、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス、アクリル酸エステル共重合体ラテックス等を挙げることができる。
【００５１】
本発明の耐火成形体の製法１においては、束状の無機繊維集合体表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂とともにガラス転移温度４０℃超の樹脂を被覆してもよい。ガラス転移温度が４０℃超の樹脂としては、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタラート、ポリカーボネート等を挙げることができる。ガラス転移温度４０℃以下の樹脂とともにガラス転移温度４０℃超の樹脂とを用いることにより、混練後の乾燥処理を容易に行うことができる。ガラス転移温度４０℃以下の樹脂とともにガラス転移温度４０℃超の樹脂とを用いる場合、被覆する樹脂全体に占めるガラス転移温度４０℃以下の樹脂が５０〜９９質量％で、被覆する樹脂全体に占めるガラス転移温度４０℃超の樹脂が１〜５０質量％であることが好ましい。
束状の無機繊維集合体の表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆することにより、無機繊維集合体に一定の柔軟性を付与し得るため、耐火成形体形成材料の混練時においても、無機繊維集合体を解繊することなく、束形状を保持したまま耐火成形体中に存在させることが可能になると考えられる。
【００５２】
束状の無機繊維集合体表面に被覆する樹脂量は、束状の無機繊維集合体１００質量部に対して、１〜３０質量部であることが好ましく、１〜２０質量部であることがより好ましく、３〜１５質量部であることがさらに好ましく、５〜１５質量部であることが特に好ましい。
【００５３】
束状の無機繊維集合体表面に被覆する樹脂量が、束状の無機繊維集合体１００質量部に対して、１質量部未満であると混練処理時に無機繊維集合体を束状態で保持し難くなり、３０質量部を超えると、焼成後に無機繊維集合体の周囲に空隙を生じて無機繊維集合体が抜けやすくなって、得られる耐火成形体の靱性が低下し易くなる。
【００５４】
束状の無機繊維集合体への樹脂の被覆は、例えば、含浸、スプレーにより行うことができる。
【００５５】
本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体形成材料は、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を１〜３０質量％含有することが好ましく、５〜３０質量％含有することがより好ましく、１０〜３０質量％含有することがさらに好ましい。
また、耐火成形体形成材料が後述するバインダーを含む場合も、束状の無機繊維重合体の含有割合は、上記範囲内にあることが好ましい。
本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体の形成材料が、束状の無機繊維集合体を１〜３０質量％含有することにより、得られる耐火成形体に十分な靱性を付与することができる。
【００５６】
本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体形成材料はバインダーを含むことが好ましい。バインダーとしては、上述したものと同様のものを挙げることができる。耐火成形体形成材料がバインダーを含むことにより、無機粒子等を十分に結合させ、得られる耐火成形体に十分な強度を付与し易くなる。
【００５７】
本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体形成材料がバインダーを含む場合には、固形分中に、バインダーを１〜５０質量％含有することが好ましく、５〜４０質量％含有することがより好ましく、１０〜４０質量％含有することがさらに好ましい。固形分中におけるバインダーの含有割合が１質量％未満であると、無機粒子等を十分に結合させ難くなり、５０質量％を超えると、無機粒子等の他成分の含有割合が減少して、得られる耐火成形体に対して、十分な強度や耐熱性を付与し難くなる。
【００５８】
上述したように、無機粒子と、無機繊維とを混練して耐火成形体を作製しようとする場合、無機繊維の集合体は混練時に個々の無機繊維に解繊し、分散して流動性を著しく低下させてしまうことから、耐火成形体中に極少量の無機繊維しか加えることができなかった。本技術課題を解決するために本発明者等が鋭意検討した結果、驚くべきことに、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を用いると、混練時に加圧力に対して一定の柔軟性を示して無機繊維集合体の解繊を抑制しつつ、得られる耐火成形体中に多量の無機繊維集合体を含有させ得ることを見出して、本発明を完成するに至ったものである。
【００５９】
本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体形成材料は、水、エタノール、プロパノール等の１価のアルコール類、エチレングリコール等の２価のアルコール類といった極性有機溶媒等の溶媒を含むことができ、耐火成形体形成材料が溶媒を含むことにより、固形分を分散させ、成形型に流し込み易くすることができる。上記溶媒の添加量は、所望する耐火成形体形材料の嵩密度や用途に応じて適宜設定できる。
【００６０】
本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体形成材料の作製方法は、特に制限されず、無機粒子や、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体等の固形分を溶媒に添加する方法や、上記固形分および溶媒を混練機中に投入し、混練前にある程度攪拌する方法により作製することができる。
【００６１】
混練は、万能撹拌機、各種ニーダー等の公知の混練装置等を用いて行うことができ、超音波処理装置、カッターミキサー、三本ロール等の分散混練機を用いて行うことが好ましい。混練装置としてニーダーを使用する場合、ニーダーの回転数や混練時間は所望する耐火成形体形材料の嵩密度や用途に応じて適宜設定できる。
【００６２】
本発明の耐火成形体の製法１においては、上記混練処理して得られる混練物として、ＪＩＳ  Ｒ  ５２０１により測定したときのタップフロー値が１５０ｍｍ以上であるものが好適である。タップフロー値の上限に特に制限はないが、タップフロー値は、通常、３００ｍｍ以下であることが適当である。本発明の耐火成形体の製法１においては、耐火成形体形成材料が多量の無機繊維集合体を含む場合であっても、混練物のタップフロー値を１５０ｍｍ以上に制御することができるので、混練物が好適な流動性を保持し、スやボイド等の空隙を形成することなく、均質性の高い耐火成形体を作製することができる。
【００６３】
本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体形成材料を混練して得られた混練物は、所望の方法によって成形される。
上記成形は、耐火成形体形成材料を成形型に充填することにより行うことが好ましい。
混練物の成形型への充填は、例えばフレキシブルバイブレータなどを用いて脱気しながら流し込んで行うことが好ましい。また、成形型としては、木型、金型、合成樹脂型などを使用することができる。これ等の成形型のうち、合成樹脂型が、寸法精度や寸法安定性などの点から好適である。
上記成形時において、成形型への溶媒の吸収を促進するために、加圧ないしは真空引きを補助的に行ってもよい。
また、上記成形は、所望粘度を有するように粘度調整して得られた混練物を、所望箇所（例えばケーシング表面）に塗工することによっても行うことができる。
【００６４】
本発明の耐火成形体の製法１においては、混練物を成形型に充填した後、必要に応じて、乾燥、焼成処理することが好ましい。
【００６５】
乾燥処理は、混練物を成形型中に静置した状態でまたは目的物形状に塗工した状態で、常温でほぼ１日養生（放置）した後、成形型中で成形した場合には脱型して、１１０℃程度の温度で２４時間程度加温処理することにより行うことが好ましい。
なお、上記成形時において、雰囲気温度（室温）が氷点下になるような場合は１日で脱型できない場合があるので、成形型に流し込んだ後は、ほぼ１５〜３０℃程度の温度雰囲気下で養生することが望ましい。
【００６６】
また、乾燥処理して得られる乾燥処理物の焼成処理は、３００〜１３００℃の温度下で０．５〜４時間程度行うことが好ましい。焼成処理によって乾燥処理物中の結晶水を除去することができる。
【００６７】
本発明の耐火成形体の製法１で得られる耐火成形体としては、本発明の耐火成形体の説明で述べたものと同様のものを挙げることができる。本発明の耐火成形体の製法１において、耐火成形体形成材料がバインダーを含むものである場合には、本発明の耐火成形体１を好適に作製することができる。
【００６８】
次に、本発明の耐火成形体の製法２について説明する。
本発明の耐火成形体の製法２は、ケイ酸カルシウム粒子の原料を含むとともに、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を含む耐火成形体形成用スラリーを、脱水成形し、次いで水熱処理した後、乾燥処理することを特徴とするものである。
本発明の耐火成形体の製法２は、本発明の耐火成形体２を作製する場合に好ましく適用することができる。
【００６９】
本発明の耐火成形体の製法２において、ケイ酸カルシウム粒子としては、上述した本発明の耐火成形体２の説明で挙げたものと同様のものを挙げることができる。
【００７０】
本発明の耐火成形体の製法２において、ケイ酸カルシウム粒子の原料としては、石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末を挙げることができる。
【００７１】
上記石灰原料粉末としては、消石灰、生石灰、カーバイド滓等から選ばれる一種以上の粉末を挙げることができ、上記ケイ酸原料粉末としては、珪藻土、珪石、フェロシリコンダスト等から選ばれる一種以上の粉末を挙げることができる。
【００７２】
本発明の耐火成形体の製法２において、ケイ酸カルシウム粒子の原料が石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末を含んでなるものである場合、石灰原料粉末をＣａＯ、ケイ酸原料粉末をＳｉＯ２に換算したときに、ケイ酸原料粉末に対する石灰原料粉末の配合比（ＣａＯ／ＳｉＯ２）が、モル比で、０．６〜１．３であることが好ましく、０．８〜１．２であることがより好ましく、０．９〜１．１であることがさらに好ましい。
【００７３】
上記石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末は、後述するように、スラリー化し、水熱処理および乾燥処理を施すことにより、耐火成形体中でゾノトライト粒子やトバモライト粒子といったケイ酸カルシウム粒子を生成する。
【００７４】
本発明の耐火成形体の製法２において、無機粒子の原料として石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末を含んでなるものを用いる場合、耐火成形体形成用スラリーは、固形分中に（固形分換算したときに）、石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末を２０〜９９質量％含有するものであることが好ましく、２５〜８０質量％含有するものであることがより好ましく、３５〜５５質量％含有するものであることがさらに好ましい。
無機粒子の原料の含有量が上記範囲内にあることにより、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を均一に分散させつつ、得られる耐火成形体に十分な強度を付与し易くなるとともに、得られる耐火成形体の形状を所望形状に維持し易くなる。
【００７５】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーは、無機粒子の原料としてケイ酸カルシウム粒子の原料を含むとともに、ケイ酸カルシウム粒子を含んでもよい。
耐火成形体形成用スラリー中に含み得るケイ酸カルシウム粒子としてはケイ酸カルシウム水和物粒子を挙げることができ、具体的にはゾノトライト粒子やトバモライト粒子を挙げることができ、ゾノトライト粒子が好ましい。
ケイ酸カルシウム水和物粒子は、上記石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末を用いて公知の方法により調製することができ、無機粒子の原料とともにケイ酸カルシウム水和物粒子を用いることにより、後述する脱水成形処理後のハンドリング性を向上することができる。
【００７６】
本発明の耐火成形体の製法２において、無機粒子の原料として石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末を含んでなるものを用い、さらにケイ酸カルシウム水和物粒子を用いる場合、耐火成形体形成用スラリーは、固形分換算で、石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末の合計含有量を１００質量部とした場合に、ケイ酸カルシウム水和物粒子を３〜９５質量部含有するものであることが好ましく、５〜３０質量部含有するものであることがより好ましい。
ケイ酸カルシウム水和物粒子の含有割合が上記範囲内にあることにより、後述する脱水成形処理後のハンドリング性を効果的に向上させることができる。
【００７７】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーは、ケイ酸カルシウム粒子としてワラストナイト粒子を含んでもよい。
ワラストナイト（Wollastonite）は、ＣａＳｉＯ３（ＣａＯ・ＳｉＯ２）で表記される、カルシウムカチオンで繋がれた無限の珪素−酸素鎖（ＳｉＯ３）構造を有する、結晶構造が針状の無機物質であるが、巨視的には粉末状のものである。天然鉱物として産出されるワラストナイトは、珪灰石として石灰岩地帯に産出し、不純物として微量（例えば、０．５重量％未満）のＡｌ２Ｏ３やＦｅ２Ｏ３を含有することもある。ワラストナイト粒子として、具体的には、米国インターペース社製ＮＹＡＲＤ−Ｇ等を挙げることができる。
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーがワラストナイト粒子を含むことにより、機械加工性を向上させ、得られる耐火成形体の寸法安定性を向上させることができる。
【００７８】
本発明の耐火成形体の製法２において、ケイ酸カルシウム粒子の原料として石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末を含んでなるものを用い、さらにワラストナイト粒子を用いる場合、耐火成形体形成用スラリーは、固形分換算したときに、石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末の合計含有量を１００質量部とした場合に、ワラストナイト粒子を７〜１２０質量部含有するものであることが好ましく、１０〜９０質量部含有するものであることがより好ましい。
ワラストナイト粒子の含有割合が上記範囲内にあることにより、機械加工性を効果的に向上させ、得られる耐火成形体の寸法安定性を向上させることができる。
【００７９】
本発明の耐火成形体の製法２において、無機粒子の原料として石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末を含んでなるものを用い、さらにケイ酸カルシウム水和物粒子およびワラストナイト粒子を用いる場合、耐火成形体形成用スラリーは、固形分換算で、石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末の合計含有量を１００質量部とした場合に、ケイ酸カルシウム水和物粒子を５〜１７０質量部含有するものであることが好ましく、１１〜５０質量部含有するものであることがより好ましい。また、この場合、耐火成形体形成用スラリーは、固形分換算で、石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末の合計含有量を１００質量部とした場合に、ワラストナイト粒子を１０〜１５０質量部含有するものであることが好ましく、１６〜１１１質量部含有するものであることがより好ましい。
ケイ酸カルシウム水和物粒子の含有割合が上記範囲内にあることにより、後述する脱水成形処理後のハンドリング性を効果的に向上させることができ、ワラストナイト粒子の含有割合が上記範囲内にあることにより、機械加工性を効果的に向上させ、得られる耐火成形体の寸法安定性を向上させることができる。
【００８０】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーは、ケイ酸カルシウム粒子以外の無機粒子を含んでもよい。
上記ケイ酸カルシウム粒子以外の無機粒子としては、例えば、シリカ粒子、アルミナ粒子、ムライト粒子、炭化ケイ素粒子、窒化ケイ素粒子、シリコンアルミニウムオキシニトリド粒子、ジルコン粒子、マグネシア粒子、ジルコニア粒子、グラファイト粒子、窒化硼素（ＢＮ）粒子、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子、二硼化チタン（ＴiＢ2）粒子、フライアッシュバルーン粒子、パーライト粒子、バーミキュライト粒子、フッ化カルシウム粒子、フッ化マグネシウム粒子、酸化カルシウム粒子、酸化マグネシウム粒子、酸化バリウム粒子及び硫酸バリウム粒子等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーは、上記無機粒子を、上述したワラストナイト粒子に代えてまたはワラストナイト粒子とともに含むことが好ましく、この場合、ワラストナイト粒子および上記無機粒子の合計量が上述したワラストナイト粒子の含有量範囲内になるように添加することが好ましい。機械加工性や寸法安定性を考慮した場合には、ワラストナイト粒子および上記無機粒子の合計量に占めるワラストナイト粒子の割合が多いことが好ましく、ワラストナイト粒子のみからなることがより好ましい。
【００８１】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーがケイ酸カルシウム粒子の原料とケイ酸カルシウム粒子とを含む場合、ケイ酸カルシウム粒子の原料とケイ酸カルシウム粒子は、いずれも、得られる耐火成形体において、ケイ酸カルシウム粒子として含有されることになる。
【００８２】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーは、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を含む。
【００８３】
束状の無機繊維集合体としては、上述したものと同様のものを挙げることができる。上述したように、本発明の耐火成形体の製法２は、本発明の耐火成形体２を作製する際に特に好ましく適用できるものであり、本発明の耐火成形体２を作製する場合には、束状の無機繊維集合体としては、上述したように、長さが３〜２００ｍｍであるものが好ましく、１０〜１２０ｍｍであるものがより好ましく、２０〜８０ｍｍであるものがさらに好ましい。
束状の無機繊維集合体の長さが上記範囲内にあることにより、得られる耐火成形体２において、束状の無機繊維集合体を好適に分散することができるとともに、束状の無機繊維集合体が抜け難くなって靭性を向上し易くなる。
本発明の耐火成形体の製法２で用いる耐火成形体形成用スラリーは、本発明の耐火成形体の製法１で用いる耐火成形体形成材料に比べて一般に流動性が高いものであるために、束状の無機繊維集合体として、比較的長さの長いものを使用することができる。
【００８４】
束状の無機繊維集合体表面に被覆される樹脂としては、ガラス転移温度４０℃以下の樹脂であれば特に制限はないが、例えば、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックス、スチレン・ブタジエン共重合体ラテックス、アクリル酸エステル共重合体ラテックス、ポリスチレン、ポリエチレンテレフタレート、ポリカーボネート等から選ばれる一種以上を挙げることができる。
【００８５】
束状の無機繊維集合体表面に被覆する樹脂量は、束状の無機繊維集合体１００質量部に対して、１〜３０質量部であることが好ましく、１〜２０質量部であることがより好ましく、３〜１５質量部であることがさらに好ましく、５〜１５質量部であることが特に好ましい。
【００８６】
束状の無機繊維集合体表面に被覆する樹脂量が、束状の無機繊維集合体１００質量部に対して、１質量部未満であると、後述する耐火成形体形成用スラリーの調製時や脱水成形時に無機繊維集合体の束状態を保持し難く、３０質量部を超えると、後述する乾燥処理や焼成処理により無機繊維集合体の周囲に空隙を生じ、無機繊維集合体が抜け易くなって、得られる耐火成形体の靱性が低下し易くなる。
【００８７】
束状の無機繊維集合体への樹脂の被覆は、例えば、含浸、スプレーにより行うことができる。
【００８８】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーは、固形分中に（固形分換算したときに）、上記無機粒子の原料１００質量部に対し、上記表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を１〜３０質量部含むことが好ましく、２〜２０質量部含むことがより好ましく、２〜１３質量部含むことがさらに好ましい。
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体の形成材料が、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を上記の割合で含有することにより、得られる耐火成形体に十分な靱性を付与することができる。
【００８９】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーは、さらに繊維成分として、炭素繊維、パルプ、レーヨン、ポリエステル繊維、耐アルカリ性ガラス繊維等を含んでもよい。
耐火成形体形成用スラリー中の繊維成分の含有割合は、固形分換算で５質量％以下であることが好ましい。
本出願書類において、繊維成分とは、上記束状の無機繊維集合体とは区別されるものであり、成形性を確保するために添加される短繊維を意味するものとし、本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーが繊維成分を含むことにより、後述する脱水成形時における成形性を向上させることができる。
【００９０】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーは、さらにバインダーを含んでもよい。バインダーとしては、上述したものと同様のものを挙げることができる。耐火成形体形成用スラリー中の繊維成分の含有割合は、固形分換算で１質量％未満であることが好ましく、可能な限りバインダーを含まないことが好ましい。
耐火成形体形成用スラリーがバインダーを含むことにより、無機粒子等を十分に結合させ、得られる耐火成形体に十分な強度を付与し易くなるが、本発明の耐火成形体の製法２においては、バインダーを含まなくても得られる耐火成形体に十分な強度を付与することができ、バインダーを含まない場合には得られる耐火成形体の熱伝導性を効果的に低減することができる。
【００９１】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーを構成する溶媒としては、水または水を主成分として親水性有機溶剤を若干量含有するものを挙げることができ、水であることが好ましい。
【００９２】
本発明の耐火成形体の製法２において、耐火成形体形成用スラリーの調製方法は特に限定されない。例えば、水溶媒に対して、所望の濃度になるように、石灰原料粉末およびケイ酸原料粉末、ゾノトライトスラリー（ゾノトライト粒子含有スラリー）、ワラストナイト粒子および表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を加え、さらに所望により繊維成分を加えて十分に撹拌することにより調製することができる。
【００９３】
本発明の耐火成形体の製法２においては、上記耐火成形体形成用スラリーを脱水成形する。
本発明の耐火成形体の製造方法において、スラリーは液体媒体として水以外の媒体を含む場合もあるが、本出願書類においては、水以外の液体媒体を除去する場合も脱水成形と称することとする。
【００９４】
脱水成形は、例えば、底部に網が設置された成形型中に該スラリーを流し込み、上記水等の液体媒体を吸引する吸引脱水成形法や、加圧脱水成形法、吸引加圧脱水法により行うことができる。
【００９５】
本発明の耐火成形体の製法２において、スラリーを成形型等に搬送する際には、ポンプ等を用いてもよいし、上記スラリーを含む槽の下部に成形型を配置する等して、スラリーの自重により搬送してもよい。
脱水成形物は、得ようとする耐火成形体に相似する形状を有するものが適当であり、例えば、円筒状、有底筒状、ボード状、ブロック状のものを挙げることができる。
【００９６】
脱水成形は、後述する乾燥処理後における耐火成形体の嵩密度が、好ましくは０．２〜２．０ｇ／ｃｍ３、より好ましくは０．５〜１．５ｇ／ｃｍ３、さらに好ましくは０．６〜１．０ｇ／ｃｍ３となるように加圧力等を調整しつつ行うことが適当である。
【００９７】
本発明の耐火成形体の製法２において、上記スラリーを脱水処理した脱水処理物は、水熱処理が行われる。
【００９８】
水熱処理は、上記脱水処理物をオートクレーブ中に移送した上で、水蒸気雰囲気下で行うことが好ましい。
【００９９】
水熱処理条件は、ケイ酸カルシウム粒子の原料から目的とするケイ酸カルシウム粒子が得られる条件下に行うことが好ましく、７ｋｇ／ｃｍ２以上の水蒸気圧下で行うことが好ましく、１４ｋｇ／ｃｍ２以上の水蒸気圧下で行うことがより好ましく、１７ｋｇ／ｃｍ２以上の水蒸気圧下で行うことがさらに好ましい。
また、水熱処理時間も特に制限されず、得ようとするケイ酸カルシウム粒子の種類や水熱処理時の水蒸気圧に応じて適宜選択することができる。例えば、石灰原料粉末とケイ酸原料粉末とを１４ｋｇ／ｃｍ２以上の水蒸気圧下で水熱処理してゾノトライト粒子を得ようとする場合、水熱処理時間は５〜４８時間であることが適当である。
水熱処理温度も特に制限されず、得ようとするケイ酸カルシウム粒子の種類、水熱処理時の水蒸気圧、水熱処理時間等に応じて適宜選択することができる。
【０１００】
上記水熱処理により、例えば、原料である石灰原料粉末とケイ酸原料粉末とを反応させて、ケイ酸カルシウム粒子であるゾノトライト粒子を生成することができる。
【０１０１】
本発明の耐火成形体の製法２において、上記水和処理を施した水和処理物には、乾燥処理が施される。
乾燥処理温度は、５０〜３００℃であることが好ましく、１００〜２００℃であることがより好ましい。
また、乾燥処理時間は１〜２４時間であることが好ましい。乾燥処理雰囲気は、大気雰囲気であることが好ましい。  
【０１０２】
本発明の耐火成形体の製法２は、本発明の耐火成形体２の作製方法として好適である。
【０１０３】
上述したように、無機粒子と、無機繊維とを混練して耐火成形体を作製しようとする場合、無機繊維の集合体は混練時に個々の無機繊維に解繊し、分散して流動性を著しく低下させてしまうことから、耐火成形体中に極少量の無機繊維しか加えることができなかった。本技術課題を解決するために本発明者等が鋭意検討した結果、驚くべきことに、無機粒子の原料としてケイ酸カルシウム粒子の原料を含むとともに、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体を含む耐火成形体形成用スラリーを、脱水成形し、次いで水熱処理した後、乾燥処理することにより、無機繊維集合体の解繊を抑制しつつ、得られる耐火成形体中に多量の無機繊維集合体を含有させ得ることを見出して、本発明を完成するに至ったものである。
【０１０４】
本発明の耐火成形体の製法２によれば、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体の共存下に、ケイ酸カルシウム粒子の原料を含む耐火成形体形成用スラリーを脱水成形し、次いで水熱処理することにより、束状の無機繊維集合体を分散させた状態でケイ酸カルシウム粒子を合成しつつ同時に耐火成形体を形成し得ることから、耐火成形体の形成時に個々の無機繊維への解繊、分散を抑制することができ、無機繊維集合体を多量使用した場合でも高い生産性の下に簡便に耐火成形体を作製することができる。
【０１０５】
本発明の耐火成形体の製造方法により、本発明の耐火成形体を好適に作製することができる。
具体的には、本発明の耐火成形体の製法１により本発明の耐火成形体１を好適に作製することができ、本発明の耐火成形体の製法２により本発明の耐火成形体２を好適に作製することができる。
また、本発明の耐火成形体が、無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、バインダーを含まないものである場合には、例えば、本発明の耐火成形体の製法１において、バインダーを含まない耐火成形体形成材料を調製した上で、泥しょう鋳込み（スリップキャスト）法により成形することにより作製することができる。
泥しょう鋳込み（スリップキャスト）法は、溶媒を用いて適度な粘度に調整した耐火成形体形成材料を多孔質材からなる成形型に流し込み、溶媒を成形型に吸収させることによって所望厚みを有する目的物に成形する方法であり、本法によれば、耐火成形体形成材料を成形型に緻密に充填して、耐火成形体形成材料がバインダーを含まない場合であっても高密度な耐火成形体を作製することができる。
【０１０６】
（金属鋳造用溶湯保持部材）
次に、本発明の金属鋳造用部材について説明する。
本発明の金属鋳造用部材は、無機粒子と、束状の無機繊維集合体とを含んでなり、前記無機粒子間に前記束状の無機繊維集合体が分散された内部構造を有する耐火成形体により、少なくともその表面が形成されてなることを特徴とするものである。
【０１０７】
本発明の金属鋳造用部材は、金属鋳造装置において溶湯と接触する箇所に用いられる部材であり、具体的には、金属鋳造用溶湯保持部材や金属鋳造装置構成部材を挙げることができる。金属鋳造用溶湯保持部材としては、ラドル、樋、溶湯保持炉、取鍋等を挙げることができ、金属鋳造装置構成部材としては、フロート、スパウト、ホットトップリングヘッダー等を挙げることができる。
本発明の金属鋳造用部材は、その形状が金属鋳造用部材用途に成形されてなるものに限定される点を除けば、本発明の耐火成形体と同様であり、金属鋳造用部材を構成する無機粒子や束状の無機繊維集合体等の具体例や好適な含有割合、得られる物性等も本発明の耐火成形体と同様である。
また、本発明の金属鋳造用部材を製造する方法も、製造物の形状が金属鋳造用部材の形状に限定される点を除けば、本発明の耐火成形体の製法１または耐火成形体の製法２と同様であり、上述した耐火成形体形成材料を所望の成形面形状を有する成形型に充填したり、上述した耐火成形体形成用スラリーを、脱水成形し、水熱処理した後、乾燥処理することにより作製することができる。
【０１０８】
本発明の金属鋳造用部材は、本発明の耐火成形体からなる耐火性内張材が、金属製ケーシング表面に形成されてなるものであってもよい。
【０１０９】
耐火性内張材が金属製ケーシング表面に形成されてなるものである場合、例えば、所定サイズに形成された薄板状の耐火成形体製の内張材を金属製ケーシング表面に貼り付けることによって形成することができる。
金属製ケーシング表面に貼り付ける内張材は、その形状が薄板状等の形状に特定されることを除けば、本発明の耐火成形体の製法１または耐火成形体の製法２と同様の方法で作製することができる。
上記内張材を、適宜モルタル等を用いて金属製ケーシング表面に貼り付けることにより、本発明の金属鋳造用部材を作製することができる。
【０１１０】
また、耐火性内張材が金属製ケーシング表面に形成されてなるものである場合、本発明の耐火成形体の製法１と同様の方法で耐火成形体形成材料の混練物を作製してこれを内張材形成用の混練材料とし、金属製ケーシング表面に所望形状になるように塗工した後、本発明の耐火成形体の製法１と同様の条件で、適宜、乾燥、焼成することにより本発明の金属鋳造用部材を作製することもできる。
【０１１１】
金属製ケーシングの形状は、得ようとする金属鋳造用溶湯保持部材等の金属鋳造用部材の形状に対応した任意形状とすることができ、例えば、得ようとする金属鋳造用部材が取鍋である場合には、厚み２〜１０ｍｍの金属製ケーシングに対して、厚み５０〜２００ｍｍの内張材を用いることが好ましい。
【０１１２】
金属鋳造用部材がラドルである場合を例にとって説明すると、ラドルとしては、底部および側壁とともに注入口および注出口を有し、上部に開口部を有する開放容器状のものを挙げることができ、上記開放容器全体が本発明の耐火成形体により形成されてなるものや、上記開放容器の内面の全部または一部に、本発明の耐火成形体により形成されてなる内張材を有するものを挙げることができる。
【０１１３】
また、金属鋳造用部材が取鍋である場合を例にとって説明すると、取鍋としては、溶湯の注入口および注出口を有する有底筒状の鍋本体と、溶湯の注入口を密封し得る開閉自在な上蓋と、溶湯の注出口を密封し得る開閉自在な注ぎ蓋を有するものであって、上記鍋本体、注入口および注出口において、その全体が本発明の耐火成形体により形成されてなるものや、その内面の全部または一部に、本発明の耐火成形体により形成されてなる内張材を有するものを挙げることができる。
【０１１４】
本発明の金属鋳造用部材が金属鋳造用溶湯保持部材である場合、必要に応じ、支持金具を有するものであってもよく、上記支持金具を有することにより、ロボットアーム等の他の鋳造装置構成部材への取り付けを容易に行うことができる。
【０１１５】
支持金具は、例えば、上述した耐火成形体形成材料の混練物を成形型中に流し込んで金属鋳造用溶湯保持部材を形成する際に、予め所望位置に配置しておくことによって本体部と一体化することができる。また、支持金具を予め上記金属製ケーシングと一体として形成しておき、金属性ケーシングの本体表面に内張材を設けてその表面を覆いつつ、支持金具部分を露出させることによっても取り付けることができる。
【０１１６】
本発明によれば、熱伝導性が低減するとともに、物理的な衝撃や熱衝撃に対する耐久性を向上した金属鋳造用部材を提供することができる。
【０１１７】
次に、実施例を挙げて、本発明を更に具体的に説明するが、これは単に例示であって、本発明を制限するものではない。
【０１１８】
（実施例１）
表１に示すように、バインダーとして、ハイアルミナセメントを３０．０質量部含み、無機粒子として、シリカを４０．０質量部、ワラストナイト粒子を３０．０質量部含み、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体としてアクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスコーティングガラス繊維チョップドストランド（ひき揃えたガラス連続繊維をチョップド（切断）して得た直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの束状のガラス繊維集合体の表面に、該束状のガラス繊維集合体１００質量部に対しガラス転移温度−３１℃のアクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックス樹脂１０質量部を被覆したもの）を２．２質量部含むように、耐火成形体形成材料の固形分を秤り取り、ニーダー中に充填した。次いで、上記ニーダー中に、上記耐火成形体形成材料の固形分（セメント、無機粒子および樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体）１００質量部に対して１５質量部の水を添加して、１０分間混練することにより混練物を作製した。
【０１１９】
得られた混練物のタップフロー値をＪＩＳ  Ｒ  ５２０１の規定に従って測定したところ、１７５ｍｍであった。
上記混練物を、ラドル形状に対応した型枠形状を有し、支持部材を配置してなる成形型中に流し込み、１０５℃で２４時間乾燥した後、さらに７００℃で３時間焼成することにより、図１に示すような、内容量が６Ｌで最薄部の厚みが１ｃｍである支持部材付のラドル１を作製した。得られたラドル１は、ラドル本体部２と支持部材３とを有してなるものであり、スやボイド等の空隙は観察されなかった。得られたラドルを構成する耐火成形体の組成を表２に示す。
また、図２に示すように、（図中に黒塗りで示す）取鍋形状に対応した形状を有する金属ケーシング５上に、上記混練物を厚さ５０ｍｍになるように塗工し、１０５℃で２４時間乾燥した後、さらに７００℃で３時間焼成することにより、（図中に斜線で示す）耐火性内張材６を形成して、取鍋４を作製した。得られた取鍋には、スやボイド等の空隙は観察されなかった。
【０１２０】
上記混練物を箱状の成形型中に充填し、１０５℃で２４時間乾燥した後、さらに７００℃で３時間焼成することにより、四角柱状の成形物を得て、この成形物の嵩密度と、ＪＩＳ  Ｒ  １６６２により測定したときのシャルピー衝撃値とを測定したところ、嵩密度は１．６ｇ／ｃｍ３、シャルピー衝撃値は１．１ｍＪ／ｍｍ２であった。また、この成形物の破断面を目視観察したところ、図３に示すように、セメントで結合された無機粒子ａ間に（無機粒子ａからなる骨材中に）束状の無機繊維集合体ｂが均一に分散していることを確認できた。
【０１２１】
（実施例２〜実施例７）
セメントと、無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体の配合割合を表１に示すとおり変更した以外は、実施例１と同様にして支持部材付のラドルを作製した。得られた各ラドルには、スやボイド等の空隙は観察されなかった。得られたラドルを構成する耐火成形体の組成を表２に示す。
また、各実施例で得られた混練物を用いて、実施例１と同様にしてタップフロー値を測定した。結果を表１に示す。さらに、上記混練物を用いて実施例１と同様にして四角柱状の成形物を作製し、実施例１と同様にして各成形物の嵩密度と、シャルピー衝撃値とを測定した。結果を表２に示す。上記各成形物の破断面を目視観察したところ、いずれもセメントで結合された無機粒子間に束状の無機繊維集合体が均一に分散していることを確認できた。
【０１２２】
【表１】
2011108700.tif 000003
【０１２３】
【表２】
2011108700.tif 000004
【０１２４】
（比較例１）
表３に示すように、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスコーティングガラス繊維チョップドストランドに代えて、樹脂コーティングしていないガラス繊維チョップドストランド（ひき揃えたガラス連続繊維をチョップドして得た直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの束状のガラス繊維集合体）を用いた以外は、実施例１と同様にして支持部材付のラドルを作製した。得られたラドルには、直径２ｃｍ以上の空隙が生成していることを確認することができた。得られたラドルを構成する耐火成形体の組成を表４に示す。
また、上記ラドルの作製に使用した混練物を用いて、実施例１と同様にしてタップフロー値を測定した。結果を表３に示す。さらに、上記混練物を用いて実施例１と同様にして四角柱状の成形物を作製し、実施例１と同様にして成形物の嵩密度を測定した。結果を表４に示す。上記成形物の破断面を目視観察したところ、束状のガラス繊維集合体が解繊して、個々のガラス繊維が無機粒子間に分散していることを確認できた。
【０１２５】
（比較例２〜比較例４）
セメントと、無機粒子と、樹脂コーティングしていないガラス繊維チョップドストランドの配合割合を表３に示すとおり変更した以外は、比較例１と同様にして支持部材付のラドルを作製しようとしたが、原料混練物の流動性が低く、いずれも成形することができなかった。
【０１２６】
【表３】
2011108700.tif 000005
【０１２７】
【表４】
2011108700.tif 000006
【０１２８】
（実施例８〜実施例９）  
表５に示すように、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体として、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスコーティングガラス繊維チョップドストランドに代えて、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスコーティングシリカ繊維チョップドストランド（ひき揃えたシリカ連続繊維をチョップドして得た直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの束状のシリカ繊維集合体の表面に、該束状のシリカ繊維集合体１００質量部に対しガラス転移温度−３１℃のアクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックス１０質量部を被覆したもの）を用い、セメントと、無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体の配合割合を表５に示すとおり変更した以外は、実施例１と同様にして支持部材付のラドルを作製した。得られた各ラドルには、スやボイド等の空隙は観察されなかった。得られたラドルを構成する耐火成形体の組成を表６に示す。
【０１２９】
また、各実施例で得られた混練物を用いて、実施例１と同様にしてタップフロー値を測定した。結果を表５に示す。さらに、上記混練物を用いて実施例１と同様にして四角柱状の成形物を作製し、実施例１と同様にして各成形物の嵩密度と、シャルピー衝撃値とを測定した。結果を表６に示す。上記各成形物の断面を目視観察したところ、いずれもセメントで結合された無機粒子間に束状の無機繊維集合体が均一に分散していることを確認できた。
【０１３０】
（実施例１０〜実施例１１）  
表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体として、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスコーティングガラス繊維チョップドストランドに代えて、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスコーティングアルミナ繊維チョップドストランド（ひき揃えたアルミナ連続繊維をチョップドして得た直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの束状のアルミナ繊維集合体の表面に、該束状のアルミナ繊維集合体１００質量部に対しガラス転移温度−３１℃のアクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックス１０質量部を被覆したもの）を用い、セメントと、無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体の配合割合を表５に示すとおり変更した以外は、実施例１と同様にして支持部材付のラドルを作製した。得られた各ラドルには、スやボイド等の空隙は観察されなかった。得られたラドルを構成する耐火成形体の組成を表６に示す。
【０１３１】
また、各実施例で得られた混練物を用いて、実施例１と同様にしてタップフロー値を測定した。結果を表５に示す。さらに、上記混練物を用いて実施例１と同様にして四角柱状の成形物を作製し、実施例１と同様にして各成形物の嵩密度と、シャルピー衝撃値とを測定した。結果を表６に示す。上記各成形物の破断面を目視観察したところ、いずれもセメントで結合された無機粒子間に束状の無機繊維集合体が均一に分散していることを確認できた。
【０１３２】
【表５】
2011108700.tif 000007
【０１３３】
【表６】
2011108700.tif 000008
【０１３４】
（実施例１２）  
表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体として、アクリル樹脂コーティングガラス繊維チョップドストランドに代えて、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスとポリスチレンの混合樹脂コーティングガラス繊維チョップドストランド（ひき揃えたガラス連続繊維をチョップドして得た直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの束状のガラス繊維集合体の表面に、該束状のガラス繊維集合体１００質量部に対しガラス転移温度−３１℃のアクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスとポリスチレンの混合樹脂（質量比でアクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックス量：ポリスチレン樹脂量＝７：３の混合樹脂）１０質量部を被覆したもの）を用い、セメントと、無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体の配合割合を表７に示すとおり変更した以外は、実施例１と同様にして支持部材付のラドルを作製した。得られたラドルには、スやボイド等の空隙は観察されなかった。得られたラドルを構成する耐火成形体の組成を表８に示す。
【０１３５】
また、上記製造例で得られた混練物を用いて、実施例１と同様にしてタップフロー値を測定した。結果を表７に示す。さらに、上記混練物を用いて実施例１と同様にして四角柱状の成形物を作製し、実施例１と同様にして成形物の嵩密度と、シャルピー衝撃値とを測定した。結果を表８に示す。上記成形物の破断面を目視観察したところ、セメントで結合された無機粒子間に束状の無機繊維集合体が均一に分散していることを確認できた。
【０１３６】
（比較例５）
アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスコーティングガラス繊維チョップドストランドに代えて、ポリスチレンコーティングガラス繊維チョップドストランド（ひき揃えたガラス連続繊維をチョップドして得た直径１ｍｍ、長さ１０ｍｍの束状のガラス繊維集合体１００質量部に対し、ガラス転移温度７０℃のポリエステル樹脂を１０質量部被覆したもの）を用い、セメントと、無機粒子と、ポリスチレンコーティングガラス繊維チョップドストランドの配合割合を表７に示すとおり変更した以外は、実施例１と同様にして支持部材付のラドルを作製しようとしたが、原料混練物の流動性が低く、成形することができなかった。
【０１３７】
【表７】
2011108700.tif 000009
【０１３８】
【表８】
2011108700.tif 000010
【０１３９】
（実施例１３〜実施例１８）  
バインダーとして、ハイアルミナセメントに代えて、固形分濃度が９５質量％であるリン酸アルミニウムを用い、該リン酸アルミニウムと、無機粒子と、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体の配合割合を表９に示すとおり変更した以外は、実施例１と同様にして支持部材付のラドルを作製した。得られた各ラドルには、スやボイド等の空隙は観察されなかった。得られたラドルを構成する耐火成形体の組成を表１０に示す。
【０１４０】
また、各実施例で得られた混練物を用いて、実施例１と同様にしてタップフロー値を測定したところ、何れも１５０以上であった。さらに、上記混練物を用いて実施例１と同様にして四角柱状の成形物を作製し、実施例１と同様にして各成形物の嵩密度と、シャルピー衝撃値とを測定した。結果を表１０に示す。上記各成形物の破断面を目視観察したところ、いずれもバインダーで結合された無機粒子間に束状の無機繊維集合体が均一に分散していることを確認できた。
【０１４１】
【表９】
2011108700.tif 000011
【０１４２】
【表１０】
2011108700.tif 000012
【０１４３】
表１〜表２および表５〜表１０より、実施例１〜実施例１８で得られたラドルや取鍋は、耐火成形体にスやボイドが形成されていないことから高い均質性を有するものであることが分かり、また、その内部には束状の無機繊維質集合体が均一に多量分散し、熱伝導率が低く、高い靱性を有するものであることが分かる。
【０１４４】
そして、実施例１〜実施例１８においては、無機繊維材料として、表面をガラス転移温度４０℃以下の樹脂で被覆した束状の無機繊維集合体を用いていることから、混練時における束状の無機繊維集合体の解繊を抑制することができ、多量の無機繊維集合体を含む耐火成形体を高い生産性の下で簡便に作製できることが分かる。
【０１４５】
一方、表３〜表４より、比較例１で得られたラドルは、無機繊維材料として、表面を樹脂で被覆していない束状の無機繊維集合体を用いていることから、耐火成形体に直径２ｃｍ以上の空隙が形成された均質性の低いものしか得ることができないことが分かる。
【０１４６】
また、表３〜表４および表７〜表８より、比較例２〜比較例５においては、無機繊維材料として、表面に樹脂を被覆していないか、表面に被覆した樹脂のガラス転移温度が４０℃超であることから、成形時に流動性が低下して成形することができないことが分かる。
【０１４７】
（実施例１９）
表１１に示すように、水８００質量部に対し、無機粒子であるケイ酸カルシウム粒子の原料として、生石灰粉末２５質量部および珪石粉末２５質量部、ケイ酸カルシウム粒子として、予め攪拌式オートクレーブで合成したゾノトライトスラリーを固形分換算で１０質量部とワラストナイト粒子（米国インターペース社製ＮＹＡＲＤ−Ｇ）４０質量部、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体として、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックスコーティングガラス繊維チョップドストランド（Ｅガラス繊維ロービング（繊度２７０ｔｅｘ）をチョップド（切断）して得た、繊度２７０ｔｅｘ、直径０．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの束状のガラス繊維集合体の表面に、該束状のガラス繊維集合体１００質量部に対しガラス転移温度−３１℃のアクリロニトリル・ブタジエン共重合体ラテックス樹脂１０質量部を被覆したもの）３質量部を混合し、さらに、耐アルカリ性ガラス繊維（日本電気硝子（株）製）３質量部を充分に混合して耐火成形体形成用スラリーを作製した。
【０１４８】
上記耐火成形体形成用スラリーを脱水プレス成形して平板形状とした後、オートクレーブ中で、２０５℃、１７ｋｇ／ｃｍ２の加圧水蒸気雰囲気下に４８時間養生して水熱処理し、次いで、１２５℃で１５時間乾燥して、縦２００ｍｍ、横２００ｍｍ、厚さ３０ｍｍで、嵩密度が０．８５ｇ／ｃｍ３である板状の耐火成形体（乾燥体）を得た。得られた耐火成形体の組成を表１２に示す。該耐火成形体には、スやボイド等の空隙は観察されなかった。
【０１４９】
得られた耐火成形体をＸ線回折分析したところ、上記耐火成形体は、無機粒子として、生石灰および珪石が反応してなるケイ酸カルシウム粒子を含み、該ケイ酸カルシウム粒子は実質的にゾノトライト粒子であることを確認した。
得られた耐火成形体の曲げ強度をＪＩＳ  Ａ  １４０８の規定に従って測定したところ、８．０ＭＰａであった。また、得られた耐火成形体のシャルピー衝撃値をＪＩＳ  Ｒ  １６６２の規定に従って測定したところ、１．５ｍＪ／ｍｍ２であった。結果を表１２に示す。
【０１５０】
また、上記耐火成形体の破断面を目視観察したところ、図４に示すように、無機粒子であるケイ酸カルシウム粒子ａ間に（ケイ酸カルシウムａからなる骨材中に）束状の無機繊維集合体ｂが均一に分散していることを確認できた。
【０１５１】
上記耐火成形体を、５００℃で１２時間焼成したところ、得られた焼成体は、嵩密度が０．８５ｇ／ｃｍ３で、ＪＩＳ  Ａ  １４０８の規定に従って測定した曲げ強度が８．０ＭＰａで、ＩＳ  Ｒ  １６６２の規定に従って測定したシャルピー衝撃値が１．２ｍＪ／ｍｍ２であった。結果を表１２に示す。
【０１５２】
（実施例２０〜実施例２２）
表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体の配合量を表１１に示すとおり変更した以外は、実施例１９と同様にして平板状の耐火成形体（乾燥体）を作製した。得られた各耐火成形体には、スやボイド等の空隙は観察されなかった。また、上記各成形物の破断面を目視観察したところ、いずれもケイ酸カルシウム粒子間に束状の無機繊維集合体が均一に分散していることを確認できた。
得られた耐火成形体の組成および嵩密度を表１２に示す。また、得られた各耐火成形体の曲げ強度およびシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１２に示す。
さらに、上記各耐火成形体を５００℃で１２時間焼成して得られた焼成体の嵩密度、曲げ強度およびシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１２に示す。
【０１５３】
【表１１】
2011108700.tif 000013
【０１５４】
【表１２】
2011108700.tif 000014
【０１５５】
（比較例６）
表１３に示すように、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体３重量部に代えて、表面に樹脂を被覆していない束状の炭素繊維チョップドストランド（東邦テナックス（株）製、長さ６ｍｍ）３質量部を用いた以外は、実施例１９と同様にして平板状の耐火成形体（乾燥体）を作製した。得られた耐火成形体の組成および嵩密度を表１４に示す。得られた耐火成形体の破断面を目視観察したところ、束状の炭素繊維が開繊していることを確認できた。また、得られた各耐火成形体の曲げ強度およびシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１４に示す。
さらに、上記耐火成形体を５００℃で１２時間焼成して得られた焼成体の曲げ強度およびシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１４に示す。
【０１５６】
（比較例７〜比較例１０）
表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体に代えて、表面に樹脂被覆していない束状の無機繊維集合体（Ｅガラス連続繊維（１３５ｔｅｘの合糸２本を撚り合わせてなる、繊度が２７０ｔｅｘで、２５ｍｍ当たりの撚り数が４．４であるもの）を引き揃えた状態でチョップド（切断）して得た、繊度２７０ｔｅｘ、直径０．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの束状のガラス繊維集合体）を用い、該束状の無機繊維集合体の配合量を表１３に示すとおりとした以外は、実施例１９と同様にして平板状の耐火成形体（乾燥体）を作製した。
比較例７において、得られた耐火成形体の破断面を目視観察したところ、束状の無機繊維集合体が開繊していることを確認できた。比較例８〜比較例１０においては、束状の無機繊維集合体が開繊して耐火成形体形成用スラリーの粘度が上昇し成形性が悪化してしまい、成形体にスやボイド等の空隙を生じて、いずれも均一な成形体を得ることができなかった。
得られた耐火成形体の組成および嵩密度を表１４示す。また、比較例７で得られた各耐火成形体の曲げ強度およびシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１４に示す。さらに、比較例７で得られた耐火成形体を５００℃で１２時間焼成して得られた焼成体の嵩密度、曲げ強度およびシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１４に示す。
【０１５７】
【表１３】
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【０１５８】
【表１４】
2011108700.tif 000016
【０１５９】
（実施例２３〜実施例２４）
表１５に示すように、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆してなる束状の無機繊維集合体の長さを、それぞれ１０ｍｍ（実施例２３）および１２０ｍｍ（実施例２４）に変更した以外は、実施例２０と同様にして平板状の耐火成形体（乾燥体）を作製した。得られた各耐火成形体には、スやボイド等の空隙は観察されなかった。また、上記各成形物の破断面を目視観察したところ、いずれもケイ酸カルシウム粒子間に束状の無機繊維集合体が均一に分散していることを確認できた。
得られた耐火成形体の組成および嵩密度を表１６に示す。また、得られた各耐火成形体のシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１６に示す。
さらに、上記各耐火成形体を５００℃で１２時間焼成して得られた焼成体の嵩密度およびシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１６に示す。
【０１６０】
【表１５】
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【０１６１】
【表１６】
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【０１６２】
（実施例２５〜実施例２７）
表１７に示すように、表面にガラス転移温度４０℃以下の樹脂を被覆する束状の無機繊維集合体として、実施例２５では、耐アルカリガラス連続繊維（耐アルカリガラス繊維ロービング（日本電気硝子（株）製、繊度２７０ｔｅｘ）をチョップド（切断）して得た、繊度２７０ｔｅｘ、長さ５０ｍｍの束状の無機繊維集合体を用い、実施例２６では、ガラス繊維合撚糸（１３５ｔｅｘのＥガラス繊維合糸２本を撚り合わせてなる、繊度が２７０ｔｅｘで、２５ｍｍ当たりの撚り数が４．４であるもの）をチョップド（切断）して得た、繊度２７０ｔｅｘ、直径０．５ｍｍ、長さ５０ｍｍの束状の無機繊維集合体を用い、実施例２７では、耐アルカリガラス繊維合撚糸（１３５ｔｅｘの耐アルカリガラス繊維合糸２本を撚り合わせてなる、繊度が２７０ｔｅｘで、２５ｍｍ当たりの撚り数が４．４であるもの）をチョップド（切断）して得た、繊度２７０ｔｅｘ、長さ５０ｍｍの束状の無機繊維集合体を用いた以外は、実施例２０と同様にして平板状の耐火成形体（乾燥体）を作製した。得られた各耐火成形体には、スやボイド等の空隙は観察されなかった。また、上記各成形物の破断面を目視観察したところ、いずれもケイ酸カルシウム粒子間に束状の無機繊維集合体が均一に分散していることを確認できた。
得られた耐火成形体の組成および嵩密度を表１８に示す。また、得られた各耐火成形体のシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１８に示す。
さらに、上記各耐火成形体を５００℃で１２時間焼成して得られた焼成体の嵩密度およびシャルピー衝撃値を実施例１９と同様に測定した。結果を表１８に示す。
【０１６３】
【表１７】
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【０１６４】
【表１８】
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【０１６５】
表１１〜表１２および表１５〜表１８より、実施例１９〜実施例２７で得られた耐火成形体（乾燥体および焼成体）には、スやボイドが形成されていないことから高い均質性を有するものであることが分かり、また、その内部には束状の無機繊維質集合体が均一に多量分散し、熱伝導性が低く、高い曲げ強度および耐衝撃性を有するものであることが分かる。
【０１６６】
そして、実施例１９〜実施例２７においては、無機繊維材料として、表面をガラス転移温度４０℃以下の樹脂で被覆した束状の無機繊維集合体を用いていることから、耐火成形体形成時に束状の無機繊維集合体の解繊を抑制することができ、多量の無機繊維集合体を含む耐火成形体を高い生産性の下で簡便に作製できることが分かる。
【０１６７】
一方、表１３〜表１４より、比較例６で得られた耐火成形体は、表面をガラス転移温度４０℃以下の樹脂で被覆した束状の無機繊維集合体に代えて、表面をガラス転移温度４０℃以下の樹脂で被覆していない束状の炭素繊維チョップドストランドを用いてなるものであることから、耐火成形体の形成時に束状の炭素繊維が開繊するばかりか、５００℃焼成体としたときに炭素繊維が焼失してしまい、耐衝撃性が低下してしまうものであることが分かる。また、比較例７〜比較例１０で得られた耐火成形体は、表面をガラス転移温度４０℃以下の樹脂で被覆していない束状の無機繊維集合体を用いてなるものであることから、耐火成形体の形成時に無機繊維集合体が開繊してしまい、耐衝撃性の低いものしか得られないか（比較例７）、耐火成形体形成用スラリーの流動性が低下して成形性が低下し、均一な成形体が得られない（比較例８〜比較例１０）ことが分かる。
【産業上の利用可能性】
【０１６８】
本発明によれば、熱伝導性が低いとともに、均質性が高く、物理的な衝撃や熱衝撃に対する耐久性が高い、新規な耐火成形体を提供するとともに、該耐火成形体を高い生産性の下で簡便に製造する方法および金属鋳造用溶湯保持部材を提供することができる。
【符号の説明】
【０１６９】
１  ラドル  
２  ラドル本体部  
３  支持部材
４  取鍋  
５  金属製ケーシング
６  耐火性内張材
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【国際調査報告】
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