(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
連続鋳造用設備の着脱交換可能な耐火物構造体間の接合部に用いられる定形目地材であって、
耐火原料２０〜９５重量％と、粘土１〜３０重量％と、金属粉末１〜２０重量％と、フリット３〜３０重量％とからなる原料混合物に、
結合剤として、フェノール樹脂を  ポリエチレングリコールによって、フェノール樹脂／ポリエチレングリコールの重量調合比が７０／３０〜３０／７０の割合で希釈した溶液を、
原料混合物に対し外掛けで２０〜４０重量％添加した混練物を成形して得た耐吸湿性定形目地材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、連続鋳造用設備に使用される耐火物構造体である上部ノズル−上部プレート間、下部プレート−下部ノズル間、下部ノズル−浸漬ノズル間、下部ノズル−ロングノズル間など、着脱交換可能な定形耐火物間の接合部に好適に用いられる定形目地材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、溶鋼の連続鋳造などに使用するノズルなどの耐火物間の接合面には、鋳造中の接合面間からの空気の侵入、面間の隙間への溶鋼侵入による漏れなどを防止することを目的として耐火モルタル、セラミックファイバーあるいは定形目地材などの目地材が使用されてきた。
【０００３】
この定形目地材は、あらかじめ接合箇所の形状に近い形に加工された薄板状の耐火物であり、接合時の圧着力により軟化変形して隙間を充填するもので、例えば、特開平７−３３０４４８号公報に記載されているような、耐火原料粉末を主原料に各種原料を添加してバインダーを加えて混練、成形した不燃性高気密性ジョイント材がある。この不燃性高気密性ジョイント材は、バインダーとして、フェノール樹脂をアルコール類で希釈した溶液２０〜４０重量％を用いており、このバインダーの希釈溶液の使用により、熱間でセットしたときに生じていた発炎と発煙を抑制することができ環境上及び作業性上の問題が回避できる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、フェノール樹脂の希釈剤として用いるアルコール類としてモノエチレングリコールを使用するため、例えば梅雨時など、高温多湿の環境においては、吸湿現象から派生する問題が発生する。すなわち、目地材自身が大気中の水分を吸収して水分過多の状態になるため、目地材のべトツキ、ダレ落ちなどの現象が生じ、使用不可能となる。
【０００５】
本発明の課題は、熱間セット時の発炎や発煙を防止する機能を有し、作業性をさらに向上させるとともに、吸湿現象を解消することで、高温多湿環境での長時間の保管後でも十分使用可能な定形目地材を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、耐火原料２０〜９５重量％と、粘土１〜３０重量％と、金属粉末１〜２０重量％と、フリット３〜３０重量％とからなる原料混合物に、結合剤としてフェノール樹脂をポリエチレングリコールによって、フェノール樹脂／ポリエチレングリコールの重量調合比が７０／３０〜３０／７０の割合で希釈した溶液を、原料混合物に対し外掛けで２０〜４０重量％添加した混練物を成形して得た耐吸湿性定形目地材である。本発明に使用する耐火原料としては、アルミナ、シリカ、ジルコニア、マグネシア、スピネル、ムライト、酸化クロム、カルシア、炭化珪素、窒化珪素または炭素の１種あるいは２種以上の使用が可能である。
【０００７】
粘土は、可塑性を付与するために使用するものであり、その添加量が１重量％未満であると添加効果が現れず、３０重量％を越えると耐火性に劣ってくるため適当でない。
【０００８】
金属粉末として、低融点金属の粉末が用いられ、酸化防止、熱間での可塑性補助及び熱間での膨張性付与のために、例えば、アルミニウム粉末を添加する。低融点金属であるアルミニウム粉末の添加により、目地材の使用中にアルミニウムが溶融して、目地材中に浸透した空気中の酸素と反応してアルミナとなり、この際の体積膨張により目地材中の気孔を充填して緻密化することによって低通気性を達成する効果も期待できる。このアルミニウム粉末の添加量は、融液の生成量と目地材自身の安定性の点から１〜２０重量％が適当である。添加量が１重量％未満であると添加効果が現れず、２０重量％を越えると融液の生成量が多くなり、目地材自体の保形性が劣ってくるため、所定の形状が維持できなくなる。
【０００９】
フリットは、低融点ガラス粉末であり、熱間での可塑性を補助するためと、目地材自身の気孔の充填及び焼結性向上を目的に添加するものであり、融点が３００〜１２００℃の範囲であるものが良い。フリットとしては、例えば、ホウ珪酸鉛ガラス、ホウ珪酸ガラス、ジルコンフリットなどが使用できる。フリットの添加量は、３〜３０重量％が良い。添加量が３重量％未満であると、添加効果が現れず、３０重量％を越えると融液の生成量が多くなり、熱間可塑性は向上するものの保形性に劣り目地材自体の形状を維持できなくなる。
【００１０】
さらにこのフリットは、上記の１種類のみを使用する他に、軟化温度の異なるものを数種類、適当量調合して添加することで、使用可使時間の延長、並びに使用温度域での硬化遅延が期待でき、使用温度域にわたり地金の差込防止に効果がある。このようなフリットの使用は、低融点金属粉末の添加効果と相まって空気の侵入を二重に防止する働きがある。
【００１１】
結合剤に用いる樹脂は、熱間でのセット時にれんがセット面からの被熱による溶剤分の揮発が少なく、かつ残炭率が高いため強固な炭素結合を生じ目地材に強度を付与するフェノール樹脂を使用する。
【００１２】
表１に、本発明において定形目地材の結合材の希釈液として使用するポリエチレングリコールの特性を、従来使用されてきた１価のアルコール類であるモノエチレングリコールの特性とともに表１に示す。
【表１】
0004436948.tif 000002
また、アルコール類が有する吸湿性の比較を図１に示す。
【００１３】
吸湿特性に影響を及ぼすのはアルコール類のＯＨ基の割合であるが、表１に示すように、分子量に占めるＯＨ基の割合はモノエチレングリコールに対比してポリエチレングリコールの方が小さく、このため図１に示すようにポリエチレングリコールの方が吸湿性が少ない。そのため、ポリエチレングリコールを使用した目地材の方が耐吸湿性に優れているものと思われる。
【００１５】
本発明では、ポリエチレングリコールによる希釈割合は、発煙、発炎や作業性への影響及び耐吸湿性などに影響を与え、低いとフェノール樹脂が燃焼し易くなり、高いと溶剤中の水酸基が相対的に増えるため耐吸湿性に劣ることになる。したがって、フェノール樹脂／ポリエチレングリコールの重量調合比を７０／３０〜３０／７０の割合に希釈する。
【００１６】
また、従来型の定形目地材は、保形性を維持する目的でしばしばファイバーを含有させているが、本発明では、不揮発性で粘性の高い多価のアルコール類として、ポリエチレングリコールを使用し、結合剤との希釈割合を適正範囲に設定することにより、自ずと目地材としての保形性を維持する機能が発揮できる。したがって、本発明の定形目地材ではファイバーを使用しなくても保形性を維持できるという特性を有する。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を実施例によって説明する。
【００１８】
【表２】
0004436948.tif 000003
表２に示すように、実施例１と２の組成割合を有し、結合剤の希釈液として、ポリエチレングリコールを使用した配合物を、ミキサーによって１５分間混練後、所定形状に成形して目地材を得て、諸特性を評価した。耐吸湿性については、形状φ９０×１５ｔのサンプルを１ヶ月間屋内放置して吸湿による重量増加率の測定を行い、目地材の状態を観察した。その結果を表２に示す。ここで、比較例１と２は、本発明の実施例と同じポリエチレングリコールを使用したものであるが、フェノール樹脂の希釈割合が本発明の範囲を外れているために、それぞれ耐吸湿性に劣り、また、発炎、発煙性にやや劣る。
【００１９】
比較例３は、特開平７−３３０４４８号公報に記載の希釈液としてモノエチレングリコールを使用した例を示す。
【００２０】
実施例の場合は何れも、モノエチレングリコールを使用した比較例３と比較して、重量増加率が約１／４まで抑制でき、耐吸湿性に優れていることを確認した。
【００２１】
実際の目地材の状態は、実施例１と２の場合、目地材表面がややしっとりする程度であり、目地材自身の吸湿によるベトツキ、ダレ落ち等の現象は見られず、使用上全く問題はなかった。
【００２２】
発炎及び発煙性、作業性、熱間可塑性については、６００℃に加熱したれんがの上に、目地材を静置したときの状況変化より判断した。
【００２３】
これらの特性においては、実施例１と２は作業性、熱間可塑性においても問題は見られなかった。また、発煙や発炎については、引火点の高いポリエチレングリコールの含有量が多いほど、良好な結果が得られている。
【００２４】
熱間シール性については、特開平４−１２２３９号公報に記載の実使用条件と同じ温度、圧力の設定が可能で、サンプル材質のシール性が数値的に評価される試験装置を使用して、６００℃において、０．５気圧に減圧した状態から１気圧の大気圧に戻る迄の時間を測定し、シール性を調査した。時間が長いほどシール性は良好であることを示す。測定結果を表２に示すが、熱間シール性においても実施例１と２は比較例１〜３と比較して、良好なシール性を維持できることを確認した。
【００２５】
以上より、実施例１、２は比較例１〜３と比較して、発炎及び発煙の抑制効果は維持しつつ耐吸湿性が大幅に改善されていることが分かる。また、目地材の緻密化度が上がり、良好なシール性を発揮することが分かった。
【００２６】
【発明の効果】
本発明の目地材を実炉で使用し、次の効果を奏することが確認できた。
【００２７】
１．高温多湿の環境下でも吸湿によるベトツキ、目地切れ、ダレ落ちがなく良好にセットできる。
【００２８】
２．セット後の発炎及び発煙現象は発生せず、作業環境を悪化することがない。
３．空気の巻き込みがなく、良好なシール性が発揮される。
【００２９】
４．上記の効果により、連続鋳造操業効率の向上に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  モノエチレングリコールとポリエチレングリコールとの吸湿性を比較した図である。
【図１】
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