(57)【要約】      （修正有）【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、リグニンを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。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
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。
【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。
【発明の詳細な説明】
【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、例えば鋼片加熱炉や均熱炉の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の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。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特公昭５８−９０６６号公報
【特許文献２】特開２００６−２９０６５６号公報
【特許文献３】特開２０１０−２４２９９２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が界面活性剤と共存すると、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。
【発明を実施するための形態】
【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、断熱れんが屑、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類脂肪酸塩、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で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、タロ芋澱粉、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、硬化促進剤と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。
【実施例】
【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形状の型枠に流し込んで成形し、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に坏土（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】
【表１】
2018039697.tif 000002
【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。
【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。