JP3517577B2 - Coating method of high precision glass film on lightweight refractory - Google Patents
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、軽量耐火物上に高
精度なガラス膜を施工するためのコーティング方法(被
覆方法)に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a coating method (coating method) for applying a highly accurate glass film on a lightweight refractory material.
【0002】[0002]
【従来の技術】例えばスペースシャトル等に使用されて
いる様な無機質繊維系の軽量耐火物は、非常に脆く傷つ
き易いことが欠点である。そのため軽量耐火物は、ガラ
ス膜を施工して(被覆して)製品(ガラス膜被覆軽量耐
火物)としていた。2. Description of the Related Art Inorganic fiber type lightweight refractory materials, such as those used in space shuttles, are disadvantageous in that they are very brittle and easily damaged. Therefore, the light weight refractory has been manufactured (coated) with a glass film to obtain a product (glass film-covered lightweight refractory).
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかし、従来の製造方
法により得られたガラス膜被覆軽量耐火物には、軽量耐
火物を被覆するガラス膜表面に凸凹が存在する不良品が
多く、歩留まりが低いという問題点があった。即ち、軽
量耐火物を被覆するガラス膜表面に凸凹が存在する場
合、スペースシャトル飛行時の空気抵抗の増加や見た目
の悪化から、良品にはならない。また、軽量耐火物への
ガラス膜の接着強度が十分ではなく、取り扱う際にガラ
ス膜が軽量耐火物から剥離する場合があった。However, the glass film-coated lightweight refractory obtained by the conventional manufacturing method has many defective products in which irregularities exist on the surface of the glass film coating the lightweight refractory, resulting in a low yield. There was a problem. That is, when the surface of the glass film covering the lightweight refractory material has irregularities, it is not a good product because of increased air resistance during flight of the space shuttle and deterioration of appearance. Further, the adhesion strength of the glass film to the lightweight refractory is not sufficient, and the glass film may peel off from the lightweight refractory during handling.
【0004】本発明は、上記従来技術の問題点を解消
し、軽量耐火物を被覆するガラス膜を所望の形状に調整
することができる(特に、ガラス膜の表面に凹凸がなく
表面が平坦な形状のガラス膜を形成して歩留まりを向上
させることができる)、軽量耐火物へのガラス膜のコー
ティング方法、ガラス膜コーティング軽量耐火物及び軽
量耐火物の形状調整材を提供することを目的とする。ま
た、本発明の他の目的は、軽量耐火物へのガラス膜の接
着強度(剥離強度)を向上させることができる軽量耐火
物へのガラス膜のコーティング方法、ガラス膜コーティ
ング軽量耐火物及び軽量耐火物の形状調整材を提供する
ことである。The present invention solves the above-mentioned problems of the prior art and can adjust the glass film coating the lightweight refractory material to a desired shape (particularly, the glass film has a flat surface without irregularities). It is possible to form a shaped glass film to improve the yield), a method for coating a lightweight refractory with a glass film, a glass film-coated lightweight refractory, and a shape adjusting material for a lightweight refractory. . Another object of the present invention is to provide a method for coating a lightweight refractory with a glass film, which can improve the adhesion strength (peel strength) of the glass film to the lightweight refractory, a glass film-coated lightweight refractory and a lightweight refractory. The object is to provide a shape adjusting material.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者は、軽量耐火物
に特定の形状調整材の乾燥粒子を圧着して表面形状を調
整した軽量耐火物にガラス膜を形成することにより、軽
量耐火物を被覆するガラス膜を所望の形状に調整するこ
とができるということ、特に、欠陥を有する軽量耐火物
であっても表面に凹凸がなく表面が平坦な形状のガラス
膜を形成できるということ、さらに、このようにして得
られたガラス膜コーティング軽量耐火物のガラス膜の剥
離強度は著しく向上しているということを見出し、本発
明を完成するに至った。The present inventor has found that a lightweight refractory material is formed by pressing dry particles of a specific shape adjusting material onto the lightweight refractory material to form a glass film on the surface of the lightweight refractory material. That the glass film coating the can be adjusted to a desired shape, in particular, that even a lightweight refractory having a defect can form a glass film having a flat surface without unevenness, The inventors have found that the peeling strength of the glass film-coated lightweight refractory glass film thus obtained is remarkably improved, and have completed the present invention.
【0006】本発明によれば、次の各軽量耐火物へのガ
ラス膜のコーティング方法、ガラス膜コーティング軽量
耐火物及び軽量耐火物の形状調整剤により上記目的を達
成することができる。即ち、本発明の第1の視点によれ
ば、軽量耐火物の表面の欠陥を修復するために、又は、
欠陥を有しない軽量耐火物の表面に所望形状の凸部を設
けるために、平均粒径1〜50μmの形状調整材として
の乾燥粒子を軽量耐火物表面に圧着してその表面形状を
調整する表面形状調整工程と、前記表面形状調整工程で
表面形状を調整された軽量耐火物を熱処理してガラス膜
を形成するガラス膜形成工程を含み、前記形状調整材と
して、前記ガラス膜形成工程で熱処理して形成するガラ
ス膜の出発材料を主成分として含む形状調整材を用いる
軽量耐火物へのガラス膜のコーティング方法である。According to the present invention, the above object can be achieved by the following method for coating a glass refractory on a light-weight refractory, a glass-film-coated light-weight refractory and a shape-controlling agent for the light-weight refractory. That is, according to the first aspect of the present invention, in order to repair defects on the surface of the lightweight refractory, or
Protrusions of the desired shape are provided on the surface of a lightweight refractory material that has no defects.
As a shape adjusting material with an average particle size of 1 to 50 μm
A surface shape adjusting step of press-bonding the dry particles of the dry refractory material to the surface of the lightweight refractory material, and a glass film for forming a glass film by heat-treating the lightweight refractory material whose surface shape is adjusted in the surface shape adjusting step. A method of coating a glass film on a lightweight refractory material, which includes a forming step and includes, as the shape adjusting material, a shape adjusting material containing as a main component a starting material of a glass film formed by heat treatment in the glass film forming step.
【0007】また、前記表面形状調整工程において形状
調整材の乾燥粒子を圧着する軽量耐火物として、ガラス
膜を形成するための出発材料と有機バインダを含有して
成る被覆第1層を有する軽量耐火物を用いることができ
る。また、前記表面形状調整工程において前記被覆第1
層を介して前記軽量耐火物に前記形状調整材の乾燥粒子
を圧着することができる。また、前記表面形状調整工程
は、前記軽量耐火物の表面の欠陥ないし前記欠陥を被覆
する前記被覆第1層の凹所に前記形状調整材の乾燥粒子
を圧着して充填する充填工程を含むことができる。Further, as a lightweight refractory for pressing dry particles of the shape adjusting material in the surface shape adjusting step, a lightweight refractory having a coating first layer containing a starting material for forming a glass film and an organic binder. A thing can be used. In the surface shape adjusting step, the coating first
Dry particles of the shape adjusting material can be pressure bonded to the lightweight refractory through a layer. Further, the surface shape adjusting step includes a filling step in which dry particles of the shape adjusting material are pressure-bonded and filled in a defect of the surface of the lightweight refractory material or a recess of the coating first layer that covers the defect. You can
【0008】また、前記表面形状調整工程は、前記軽量
耐火物に前記形状調整材の乾燥粒子を圧着して前記形状
調整材の乾燥粒子を含有して成る被覆第2層を形成する
被覆第2層形成工程を含むことができる。また、前記表
面形状調整工程は、前記乾燥粒子を軽量耐火物表面に圧
着した後に、ガラス膜を形成するための出発材料と有機
バインダを含有して成る表面層を形成する表面層形成工
程を含み、前記表面層におけるガラス膜を形成するため
の出発材料は前記被覆第1層のガラス膜を形成するため
の出発材料と同一のものを主成分として含有することが
できる。In the surface shape adjusting step, the second coating layer is formed by pressing dry particles of the shape adjusting material onto the lightweight refractory to form a second coating layer containing the dry particles of the shape adjusting material. A layer forming step can be included. Further, in the surface shape adjusting step, the dry particles are pressed onto the surface of the lightweight refractory material.
After wearing, includes a surface layer forming step of forming a surface layer comprising a starting material and an organic binder to form a glass film, the starting material for forming a glass film in the surface layer is first the coating The same starting material as that for forming the one-layer glass film can be contained as a main component.
【0009】また、前記形状調整材として、ガラスフリ
ット及び前記ガラスフリットの結晶抑制剤を焼成して得
られた反応硬化ガラスを主成分として含有する形状調整
材を用いることができる。また、前記軽量耐火物とし
て、無機質繊維を主体とする高気孔率軽量耐火物を用い
ることができる。Further, as the shape adjusting material, a shape adjusting material containing a glass frit and a reaction hardening glass obtained by firing a crystal inhibitor of the glass frit as a main component can be used. Further, as the lightweight refractory, a high porosity lightweight refractory containing inorganic fibers as a main component can be used.
【0010】本発明の第2の視点によれば、上記軽量耐
火物へのガラス膜のコーティング方法により軽量耐火物
にガラス膜を形成して成るガラス膜コーティング軽量耐
火物である。本発明の第3の視点によれば、ガラスフリ
ット及び前記ガラスフリットの結晶抑制剤を焼成して得
られた反応硬化ガラスを主成分として含有する請求項1
に記載の軽量耐火物へのガラス膜のコーティング方法に
適用される形状調整材である。なお、本発明において数
値範囲の記載は、両端値のみならず、その中に含まれる
全ての任意の中間値を含むものとする。また、wt%
は、重量%のことである。According to a second aspect of the present invention, there is provided a glass-film-coated lightweight refractory formed by forming a glass film on the lightweight refractory by the method for coating the lightweight refractory with the glass film. According to a third aspect of the present invention, according to claim 1 containing a reactive curing glass obtained by firing a crystal inhibitor of glass frit and the glass frit as the main component
The method for coating the glass film on the lightweight refractory described in
It is a shape adjusting material to be applied . In addition, in the present invention, the description of the numerical range includes not only both end values but also all arbitrary intermediate values included therein. Also, wt%
Means% by weight.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】〔軽量耐火物へのガラス膜のコー
ティング方法〕本発明の軽量耐火物へのガラス膜のコー
ティング方法は、表面形状調整工程とガラス膜形成工程
を含む。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION [Method for Coating Lightweight Refractory Material with Glass Film] The method for coating a lightweight refractory material with a glass film includes a surface shape adjusting step and a glass film forming step.
【0012】[軽量耐火物]本発明のコーティング方法
の対象である軽量耐火物としては、一般的特性として、
ガラス膜形成工程における熱処理温度(コーティング膜
焼付温度)に耐えるものであれば用いることができ、一
般的にはセラミック質のものが考えられる。例えば、無
機質繊維をガラス質結合相で結合した高気孔率の多孔質
軽量耐火物がある。さらに、米国特許第4,097,7
71号に記載の多孔質シリカ構造体の再使用可能な表面
断熱材(RSI)、発泡シリカ焼結体等で、約1500
℃までの耐火性と−100℃までの耐低温性を有するも
のがある。[Lightweight refractory material] The lightweight refractory material that is the object of the coating method of the present invention has the following general characteristics.
Any material can be used as long as it can withstand the heat treatment temperature (coating film baking temperature) in the glass film forming step, and generally a ceramic material can be considered. For example, there is a porous lightweight refractory having high porosity in which inorganic fibers are bonded with a glassy binder phase. Further, U.S. Pat. No. 4,097,7
No. 71, a reusable surface insulating material (RSI) having a porous silica structure, a foamed silica sintered body, etc.
Some have fire resistance up to ℃ and low temperature resistance up to -100 ℃.
【0013】その他の具体的な軽量耐火物としては、例
えば、特開昭62−9181号公報、特公昭64−10
469号公報、特公平5−72341号公報、特開昭6
0−231453号公報、特公平1−55222号公
報、特開平4−119958号公報、特公平4−286
66号公報、特開平4−119959号公報及び特開平
6−172010号公報等に記載の軽量耐火物がある。Other specific lightweight refractory materials include, for example, JP-A-62-9181 and JP-B-64-10.
No. 469, Japanese Patent Publication No. 5-72341, and Japanese Patent Laid-Open No.
No. 0-231453, Japanese Patent Publication No. 1-55222, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-119995, and Japanese Patent Publication No. 4-286.
There are lightweight refractories described in Japanese Patent No. 66, Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-119959, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-172010, and the like.
【0014】[表面形状調整工程]表面形状調整工程
は、軽量耐火物の表面形状を調整する工程であり、形状
調整材の乾燥粒子を圧着する圧着工程を含む。前記圧着
工程において形状調整材の乾燥粒子を圧着する軽量耐火
物として、好ましくは、ガラス膜を形成するための出発
材料と有機バインダを含有して成る被覆第1層を有する
軽量耐火物を用いる。また、前記圧着工程において、好
ましくは、前記被覆第1層を介して前記軽量耐火物に前
記形状調整材の乾燥粒子を圧着する。[Surface shape adjusting step] The surface shape adjusting step is a step of adjusting the surface shape of the lightweight refractory, and includes a pressure bonding step of pressure-bonding dry particles of the shape adjusting material. As the lightweight refractory for pressing dry particles of the shape adjusting material in the crimping step, a lightweight refractory having a coating first layer containing a starting material for forming a glass film and an organic binder is preferably used. In addition, in the pressure bonding step, preferably, dry particles of the shape adjusting material are pressure bonded to the lightweight refractory through the first coating layer.
【0015】ガラス膜を形成するための出発材料は、ガ
ラス膜形成工程における熱処理によりガラス膜を形成す
る材料であれば用いることができ、一般的には平均粒径
1〜50μm(好ましくは1〜30μm)の粒子形状の
ものを好適に用いることができる。前記有機バインダと
しては、被覆第1層の形状を保つことができるものを用
いることができ、好ましくは、メチルセルロース、エチ
ルセルロース、ポリビニルアルコール等を用いることが
できる。The starting material for forming the glass film may be any material that can form a glass film by heat treatment in the glass film forming step, and generally has an average particle size of 1 to 50 μm (preferably 1 to 50 μm). Particles having a particle size of 30 μm) can be preferably used. As the organic binder, one that can maintain the shape of the first coating layer can be used, and preferably methyl cellulose, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, or the like can be used.
【0016】被覆第1層におけるガラス膜を形成するた
めの出発材料:有機バインダの重量比の範囲は、好まし
くは、30〜50:2〜20(より好ましくは、32〜
40:5〜10)にする。被覆第1層におけるガラス膜
を形成するための出発材料の含有率は、好ましくは30
〜50重量%(より好ましくは、32〜40重量%)に
する。被覆第1層における有機バインダの含有率は、好
ましくは2〜20重量%(より好ましくは、5〜10重
量%)にする。前記被覆第1層は、好ましくは、ガラス
膜を形成するための出発材料の粒子と有機バインダと有
機溶媒を含有するスラリーを軽量耐火物に塗布し乾燥さ
せて(即ち、前記有機溶媒を除去して)得たものにす
る。前記ガラス膜を形成するための出発材料の粒子であ
って前記有機溶媒に溶解しない粒子の粒径は、好ましく
は1〜50μm(より好ましくは1〜30μm)にす
る。前記スラリーを軽量耐火物に塗布する前には、好ま
しくは、エタノール等の有機溶媒で前記スラリーを塗布
しようとする軽量耐火物の表面を十分に湿らせておく。The weight ratio range of starting material: organic binder for forming the glass film in the first coating layer is preferably 30-50: 2-20 (more preferably 32-32).
40: 5-10). The content of the starting materials for forming the glass film in the coating first layer is preferably 30.
To 50% by weight (more preferably 32 to 40% by weight). The content of the organic binder in the first coating layer is preferably 2 to 20% by weight (more preferably 5 to 10% by weight). The coating first layer is preferably formed by applying a slurry containing particles of a starting material for forming a glass film, an organic binder and an organic solvent to a lightweight refractory and then drying (ie, removing the organic solvent. Make it what you got. Particles of the starting material for forming the glass film, which are insoluble in the organic solvent, preferably have a particle size of 1 to 50 μm (more preferably 1 to 30 μm). Before applying the slurry to the lightweight refractory, preferably, the surface of the lightweight refractory to be applied with the organic solvent such as ethanol is sufficiently wetted.
【0017】本発明の軽量耐火物へのガラス膜のコーテ
ィング方法は、特に、表面に傷(例えば、幅10mm程
度以下)や巣(例えば、空隙の径が10mm程度以下)
等の欠陥を有する軽量耐火物に適用し、前記欠陥を修復
する(前記欠陥を無くして平坦にする)ように表面形状
を調整することができる。In the method for coating a lightweight refractory material with a glass film according to the present invention, in particular, scratches (for example, a width of about 10 mm or less) or cavities (for example, the diameter of a void is about 10 mm or less) are formed on the surface.
It can be applied to a lightweight refractory having defects such as, and the surface shape can be adjusted so as to repair the defects (make the defects flat).
【0018】なお、軽量耐火物が巨大な欠陥(例えば、
空隙の径が10mmを越える欠陥)を有する場合は、同
質の軽量耐火物を粉砕ないしすりつぶしたものとエタノ
ール等の溶剤から成る懸濁液状のスラリーを前記欠陥部
分に埋め込んで乾燥させ予め平坦にしておいた軽量耐火
物に、本発明の軽量耐火物へのガラス膜のコーティング
方法を適用する。It should be noted that the lightweight refractory has a huge defect (for example,
If the voids have a defect of more than 10 mm), a suspension slurry composed of a crushed or ground homogeneous refractory material and a solvent such as ethanol is embedded in the defective portion and dried to be flattened in advance. The method for coating a lightweight refractory with a glass film of the present invention is applied to the placed lightweight refractory.
【0019】また、本発明の軽量耐火物へのガラス膜の
コーティング方法は、前記欠陥を有しない軽量耐火物に
適用し、軽量耐火物の所望の位置に所望の形状の凸部を
設けて表面形状を所望の形状に調整することができる。Further, the method of coating a glass film on a lightweight refractory material of the present invention is applied to a lightweight refractory material having no defects as described above, and a convex portion having a desired shape is provided at a desired position on the light refractory material surface. The shape can be adjusted to a desired shape.
【0020】好ましくは、前記被覆第1層を介して前記
軽量耐火物に前記形状調整材の乾燥粒子を圧着して前記
軽量耐火物の表面形状を所望の形状に調整することがで
きる。前記軽量耐火物の表面に欠陥が存在する場合は、
前記軽量耐火物の表面の欠陥ないし前記欠陥を被覆する
前記被覆第1層の凹所に前記形状調整材の乾燥粒子を圧
着して充填し前記軽量耐火物の表面形状を平坦に調整す
ることができる。Preferably, dry particles of the shape adjusting material are pressure-bonded to the lightweight refractory through the coating first layer to adjust the surface shape of the lightweight refractory to a desired shape. If there are defects on the surface of the lightweight refractory,
Defects on the surface of the light-weight refractory or recesses in the first coating layer for covering the defects may be filled with dry particles of the shape adjusting material by pressure bonding to adjust the surface shape of the light-weight refractory to be flat. it can.
【0021】軽量耐火物に形状調整材の乾燥粒子を圧着
する手段としては、例えば手の指先(ビニール手袋着
用)で形状調整材の乾燥粒子から成る粉末を前記軽量耐
火物にこすりつけるようにして圧着する手段がある。ガ
ラス膜を形成するための出発材料と有機バインダを含有
して成る被覆第1層を軽量耐火物に設けた場合、手の指
先(ビニール手袋着用)で形状調整材の乾燥粒子から成
る粉末を前記被覆第1層を介して前記軽量耐火物にこす
りつけるようにして容易に圧着することができる。As a means for crimping the dry particles of the shape adjusting material to the lightweight refractory material, for example, a powder composed of the dry particles of the shape adjusting material is rubbed on the lightweight refractory material with the fingertips of a hand (wearing vinyl gloves). There is a means of crimping. When a light-weight refractory is provided with a coating first layer containing a starting material for forming a glass film and an organic binder, a powder composed of dry particles of a shape adjusting material is applied to a fingertip of a hand (wearing vinyl gloves). The light-weight refractory can be easily crimped by rubbing it through the coating first layer.
【0022】また、前記軽量耐火物(前記被覆第1層を
有する軽量耐火物と前記被覆第1層を有さない軽量耐火
物の双方を含む)に前記形状調整材の乾燥粒子を圧着し
て前記形状調整材の乾燥粒子を含有して成る被覆第2層
を形成して前記軽量耐火物の表面形状を所望の形状に調
整することができる。前記被覆第2層は、ガラス膜形成
工程における熱処理の後の前記被覆第1層から剥離しな
いように形状調整材の乾燥粒子を好ましくは90重量%
以上(より好ましくは95重量%以上、最も好ましくは
100重量%)含有して成るものにすることができる。
また、前記被覆第2層の厚さ(熱処理前の厚さ)は、好
ましくは0.05〜1mm(より好ましくは0.05〜
0.5mm)にすることができ、例えば0.1mm以下
で形成することができる。Further, dry particles of the shape adjusting material are pressure-bonded to the lightweight refractory material (including both the lightweight refractory material having the coating first layer and the lightweight refractory material having no coating first layer). The surface shape of the lightweight refractory material can be adjusted to a desired shape by forming a coating second layer containing dry particles of the shape adjusting material. The coating second layer is preferably 90% by weight of dry particles of the shape adjusting material so as not to separate from the coating first layer after the heat treatment in the glass film forming step.
The above content (more preferably 95% by weight or more, most preferably 100% by weight) can be included.
The thickness of the second coating layer (thickness before heat treatment) is preferably 0.05 to 1 mm (more preferably 0.05 to 1 mm).
0.5 mm), for example, it can be formed with a thickness of 0.1 mm or less.
【0023】前記軽量耐火物の表面に欠陥が存在する場
合、好ましくは、前記被覆第2層は、前記欠陥ないし前
記欠陥を被覆する前記被覆第1層の凹所を被覆して前記
欠陥ないし前記凹所を修復するように(例えば、前記欠
陥ないし前記凹所が平坦になる厚さで前記被覆第2層を
設けて)表面形状を調整することができる。この場合に
おける前記被覆第2層の厚さ(熱処理前の厚さ)は、例
えば0.1mm以下にすることができ、より好ましく
は、ガラス膜形成工程における熱処理後に得られるガラ
ス膜全体の厚さが好ましくは0.2〜0.4mmになる
ような厚さで前記被覆第2層を設ける。When there are defects on the surface of the lightweight refractory material, preferably, the coating second layer covers the defects or the recesses of the coating first layer which cover the defects. The surface profile can be adjusted to repair the recess (eg, by providing the coating second layer with a thickness such that the defect or the recess is flat). In this case, the thickness of the coating second layer (thickness before heat treatment) can be, for example, 0.1 mm or less, and more preferably, the thickness of the entire glass film obtained after the heat treatment in the glass film forming step. Is preferably 0.2 to 0.4 mm, and the coating second layer is provided in such a thickness.
【0024】表面形状調整工程は、好ましくは、前記圧
着工程の後に、ガラス膜を形成するための出発材料と有
機バインダを含有して成る表面層を形成する表面層形成
工程を含む。前記表面層におけるガラス膜を形成するた
めの出発材料は、前記被覆第1層のガラス膜を形成する
ための出発材料と同一のもの(好ましくは同じ平均粒径
のもの)を主成分として(好ましくは90重量%以上、
より好ましくは95重量%以上、最も好ましくは100
重量%)含有するものにする。表面層における有機バイ
ンダとしては、前記被覆第1層で用いることのできる有
機バインダを用いることができる。The surface shape adjusting step preferably includes a surface layer forming step of forming a surface layer containing a starting material for forming a glass film and an organic binder after the pressure bonding step. The starting material for forming the glass film in the surface layer is the same as the starting material for forming the glass film in the first coating layer (preferably having the same average particle size) as a main component (preferably Is 90% by weight or more,
More preferably 95% by weight or more, most preferably 100%
% By weight). As the organic binder in the surface layer, the organic binder that can be used in the first coating layer can be used.
【0025】前記表面層は、基本的には、前記被覆第1
層と同様の手段で形成することができる。即ち、表面層
におけるガラス膜を形成するための出発材料:有機バイ
ンダの重量比及びそれらの含有率の範囲は、前記被覆第
1層と同様にすることができる。また、前記ガラス膜を
形成するための出発材料の粒子であって前記有機溶媒に
溶解しない粒子の粒径は、前記被覆第1層と同様にする
ことができる。前記表面層は、ガラス膜を形成するため
の出発材料の粒子と有機バインダと有機溶媒を含有する
スラリーを軽量耐火物(好ましくは、形状調整剤の乾燥
粒子を圧着した軽量耐火物の部分)に塗布し乾燥させて
(即ち、前記有機溶媒を除去して)得ることができる。The surface layer basically comprises the coating first layer.
It can be formed by the same means as the layer. That is, the weight ratio of the starting material: organic binder for forming the glass film in the surface layer and the range of the content ratio thereof may be the same as those of the coating first layer. Further, the particle size of the particles of the starting material for forming the glass film, which are not dissolved in the organic solvent, may be the same as that of the coating first layer. The surface layer is a lightweight refractory material (preferably a portion of the lightweight refractory material to which dry particles of the shape-controlling agent are pressure-bonded), which is a slurry containing a starting material particle for forming a glass film, an organic binder and an organic solvent. It can be obtained by coating and drying (that is, by removing the organic solvent).
【0026】本発明では、形状調整材として、ガラス膜
形成工程で熱処理して形成するガラス膜の出発材料を主
成分として(好ましくは90重量%以上、より好ましく
は95重量%以上、さらに好ましくは99重量%以上)
含む形状調整材を用いる。前記形状調整材は、ガラス膜
形成工程で熱処理して形成するガラス膜の出発材料を1
00重量%含有するものを用いることができる。形状調
整材には、20重量%以下(より好ましくは2〜20重
量%、さらに好ましくは5〜10重量%)の有機バイン
ダを含有させることができるし、また、有機バインダを
含有させないこともできる。In the present invention, the shape adjusting material is mainly composed of the starting material of the glass film formed by heat treatment in the glass film forming step (preferably 90% by weight or more, more preferably 95% by weight or more, and further preferably (99% by weight or more)
A shape adjusting material including is used. The shape adjusting material is a starting material of the glass film formed by heat treatment in the glass film forming step.
It is possible to use one containing 100% by weight. The shape-adjusting material can contain 20% by weight or less (more preferably 2 to 20% by weight, further preferably 5 to 10% by weight) of an organic binder, or can contain no organic binder. .
【0027】形状調整材は、乾燥粒子(平均粒径1〜5
0μm、好ましくは平均粒径1〜30μm、さらに好ま
しくは平均粒径1〜10μm)の形態で用いる。形状調
整材の乾燥粒子は、少なくとも、ガラス膜形成工程で熱
処理して形成するガラス膜の出発材料を含む乾燥粒子で
あれば良く、さらにガラス膜への添加剤(例えば、着色
顔料等)及び有機バインダのうちの1種以上を含む乾燥
粒子とすることができる。例えば、前記ガラス膜の出発
材料の粒子のみから成る1次粒子(有機バインダが付着
しているものも含む)とすることができ、あるいは前記
出発材料の複数の粒子から成る2次粒子(通常は有機バ
インダにより結合されて2次粒子になるが、有機バイン
ダなしに2次粒子になったものも含まれる)とすること
ができる。形状調整材の乾燥粒子は、例えば、ガラス膜
を形成するための出発材料の粒子と有機バインダと有機
溶媒を含有するスラリーを乾燥させて(即ち、前記有機
溶媒を除去して)、粉末状に加工して(例えば、粉砕し
て)得ることができる。なお、形状調整材の乾燥粒子
は、ガラス膜への添加剤(例えば、着色顔料等)の粒子
(ガラス膜への添加剤の複数の粒子が例えば有機バイン
ダにより結合されて2次粒子になっているものも含む)
と共に軽量耐火物に圧着することができる。The shape adjusting member is dry particles (Rights Hitoshitsubu径1-5
0 .mu.m, good Mashiku average particle size 1 to 30 [mu] m, more preferably used in the form of an average particle size of 1 to 10 [mu] m). The dry particles of the shape-regulating material may be at least dry particles containing the starting material of the glass film formed by heat treatment in the glass film forming step, and further, additives to the glass film (for example, color pigments) and organic compounds. It can be a dry particle containing one or more binders. For example, it can be a primary particle consisting of only particles of the starting material of the glass film (including one having an organic binder attached thereto), or a secondary particle consisting of a plurality of particles of the starting material (usually The secondary particles are combined with an organic binder to form secondary particles, but secondary particles without an organic binder are also included). The dry particles of the shape adjusting material are, for example, dried by a slurry containing particles of a starting material for forming a glass film, an organic binder, and an organic solvent (that is, the organic solvent is removed) to form a powder. It can be obtained by processing (for example, crushing). The dried particles of the shape adjusting material are secondary particles obtained by combining particles of an additive (for example, a coloring pigment) to the glass film (a plurality of particles of the additive to the glass film are bound by, for example, an organic binder). (Including existing ones)
Along with that, it can be crimped to a lightweight refractory.
【0028】形状調整材の主成分(即ち、ガラス膜形成
工程で熱処理して形成するガラス膜の出発材料)として
は、好ましくは、ガラスフリット及び前記ガラスフリッ
トの結晶抑制剤を焼成して得られた反応硬化ガラスを用
いることができる。The main component of the shape adjusting material (that is, the starting material of the glass film formed by heat treatment in the glass film forming step) is preferably obtained by firing a glass frit and a crystal inhibitor for the glass frit. Reaction cured glass can be used.
【0029】[ガラス膜形成工程]ガラス膜形成工程
は、表面形状調整工程で表面形状を調整された軽量耐火
物を熱処理してガラス膜を形成する工程である。即ち、
軽量耐火物に圧着された前記特定の形状調整剤の乾燥粒
子は、ガラス膜の出発材料を含有しており、本工程にお
ける熱処理によりガラス膜ないしその一部になる。前記
特定の被覆第1層、前記特定の被覆第2層及び前記特定
の表面層も、それぞれガラス膜の出発材料を含有してい
るので、軽量耐火物がこれらのうちの少なくとも一を有
する場合には、本工程における熱処理によりガラス膜
(通常は1枚のガラス膜)の一部になる。なお、有機バ
インダは、燃焼し焼失する。[Glass Film Forming Step] The glass film forming step is a step of forming a glass film by heat-treating the lightweight refractory material whose surface shape is adjusted in the surface shape adjusting step. That is,
The dry particles of the specific shape control agent, which are pressure bonded to the lightweight refractory, contain the starting material of the glass film, and become the glass film or a part thereof by the heat treatment in this step. Since the specific coating first layer, the specific coating second layer and the specific surface layer each also contain the starting material of the glass film, when the lightweight refractory material has at least one of them, Becomes a part of the glass film (usually one glass film) by the heat treatment in this step. The organic binder burns and burns out.
【0030】本発明の軽量耐火物へのガラス膜のコーテ
ィング方法によれば、中心線平均粗さRa(JIS B
0601)で0.005〜0.2程度までにガラス膜
の表面を平滑にすることができる。熱処理の条件(例え
ば、昇温速度、最高温度での保持時間、降温速度、雰囲
気の種類等)は、形成しようとするガラス膜の種類に応
じて適宜設定することができる。According to the method for coating a lightweight refractory with a glass film according to the present invention, the center line average roughness Ra (JIS B
In the case of 0601), the surface of the glass film can be made smooth by about 0.005 to 0.2. The conditions of the heat treatment (for example, the temperature rising rate, the holding time at the maximum temperature, the temperature falling rate, the type of atmosphere, etc.) can be appropriately set according to the type of the glass film to be formed.
【0031】〔ガラス膜コーティング軽量耐火物〕本発
明のガラス膜コーティング軽量耐火物は、本発明の軽量
耐火物へのガラス膜のコーティング方法により軽量耐火
物にガラス膜を形成して成るものである。ガラス膜の厚
さは、好ましくは0.2〜0.4mmである。また、本
発明のガラス膜コーティング軽量耐火物の、軽量耐火物
とガラス膜の剥離強度は、ガラス膜を形成する軽量耐火
物の種類(粗さ、気孔径、気孔率の表面状態)にも関係
があるが、軽量耐火物として、無機質繊維が結合剤によ
り結合して成るもの(実質的に非晶質のシリカ繊維を主
たる無機質繊維とし、アルミナ繊維、アルミノシリケー
ト繊維、アルミノボロシリケート繊維のうちの一つまた
は複数の繊維を補強用無機質繊維として含み、ボロシリ
ケート、アルミナボロシリケートの1種以上を結合剤と
して繊維間が融着された軽量耐火物(特に、嵩密度が
0.12g/cm3以下で、且つ高さ方向の引張り強度
が2.5kgf/cm2以上であるもの))を用いた場
合には、好ましくは2.5kgf/cm2以上、より好
ましくは3kgf/cm2以上であり、4.3kgf/
cm2以上にすることができる。[Glass film-coated lightweight refractory material] The glass film-coated lightweight refractory material of the present invention is formed by forming a glass film on a lightweight refractory material by the method for coating a lightweight refractory material of the present invention with a glass film. . The thickness of the glass film is preferably 0.2 to 0.4 mm. Further, the peel strength between the lightweight refractory and the glass film coated with the glass film of the present invention is also related to the type of the lightweight refractory that forms the glass film (roughness, pore diameter, surface state of porosity). However, as a lightweight refractory material, inorganic fibers are bound by a binder (substantially amorphous silica fiber is the main inorganic fiber, alumina fiber, aluminosilicate fiber, aluminoborosilicate fiber A lightweight refractory containing one or a plurality of fibers as reinforcing inorganic fibers and having fibers fused by using at least one of borosilicate and alumina borosilicate as a binder (particularly, a bulk density of 0.12 g / cm 3 hereinafter, and when the tensile strength in the height direction is used is one)) is 2.5 kgf / cm 2 or more, preferably 2.5 kgf / cm 2 or more, more preferably 3k It is the f / cm 2 or more, 4.3kgf /
It can be at least cm 2 .
【0032】前記高さ方向の引張り強度における「高さ
方向」とは、成形時における加圧方向のことであり、通
常は、成形に用いるプレス装置の軸方向のことをいう。
例えば、プレス装置により得られた成形体のプレス面に
対して直交する方向である。なお、1kgf/cm2=
0.098MPaである。The "height direction" in the tensile strength in the height direction means the pressing direction at the time of molding, and usually means the axial direction of the press machine used for molding.
For example, the direction is orthogonal to the pressing surface of the molded body obtained by the pressing device. 1 kgf / cm 2 =
It is 0.098 MPa.
【0033】[好適な軽量耐火物]本発明の軽量耐火物
へのガラス膜のコーティング方法に用いる軽量耐火物、
及び本発明のガラス膜コーティング軽量耐火物における
軽量耐火物は、好ましくは、無機質繊維が結合剤により
結合して成るものである。より好ましい軽量耐火物は、
実質的に非晶質のシリカ繊維を主たる無機質繊維とし、
アルミナ繊維、アルミノシリケート繊維、アルミノボロ
シリケート繊維のうちの一つまたは複数の繊維を補強用
無機質繊維として含み、ボロシリケート、アルミナボロ
シリケートの1種以上を結合剤として繊維間が融着され
ている軽量耐火物(さらに好ましくは、嵩密度が0.1
2g/cm3以下で、且つ高さ方向の引張り強度が2.
5kgf/cm2以上)である。以下、この軽量耐火物
及びその製造方法についてより詳細に説明する。[Preferable lightweight refractory material] A lightweight refractory material used in the method for coating a glass film on the lightweight refractory material of the present invention,
Further, the lightweight refractory in the glass film-coated lightweight refractory of the present invention is preferably composed of inorganic fibers bound by a binder. A more preferred lightweight refractory is
A substantially amorphous silica fiber as a main inorganic fiber,
One or more of alumina fibers, aluminosilicate fibers, and aluminoborosilicate fibers are included as reinforcing inorganic fibers, and the fibers are fused by using at least one of borosilicate and alumina borosilicate as a binder. Lightweight refractory (more preferably, bulk density of 0.1
The tensile strength in the height direction is 2 g / cm 3 or less and is 2.
5 kgf / cm 2 or more). Hereinafter, the lightweight refractory material and the manufacturing method thereof will be described in more detail.
【0034】前記結合剤は、好ましくは窒化ホウ素粉末
と無機質繊維の焼成により前記無機質繊維との界面に生
成した結合剤である。実質的に非晶質とは、X線回折的
に非晶質のみから構成されることである。前記実質的に
非晶質のシリカ繊維は、好ましくは、2.5g/cm3
以下の真比重で0.65〜4μmの直径である。前記補
強用無機質繊維は、好ましくは、2.5〜4g/cm3
の真比重で0.65〜4μmの直径である。前記窒化ホ
ウ素粉末は、好ましくは、900〜1200℃で酸化反
応を起こす六方晶窒化ホウ素粉末である。The binder is preferably a binder formed at the interface between the boron nitride powder and the inorganic fiber by firing the inorganic fiber. The term “substantially amorphous” means that it is composed of only an amorphous material by X-ray diffraction. The substantially amorphous silica fiber is preferably 2.5 g / cm 3.
The true specific gravity is 0.65 to 4 μm. The reinforcing inorganic fiber is preferably 2.5 to 4 g / cm 3.
The true specific gravity is 0.65 to 4 μm. The boron nitride powder is preferably a hexagonal boron nitride powder that causes an oxidation reaction at 900 to 1200 ° C.
【0035】前記軽量耐火物は、嵩密度が0.12g/
cm3以下(好ましくは0.11g/cm3以下、より好
ましくは0.09〜0.11g/cm3)で、且つ高さ
方向の引張り強度が2.5kgf/cm2(およそ0.
245MPa)以上(好ましくは0.294MPa以
上)である。The lightweight refractory has a bulk density of 0.12 g /
cm 3 or less (preferably 0.11 g / cm 3 or less, more preferably 0.09~0.11g / cm 3) at and tensile strength in the height direction 2.5 kgf / cm 2 (approximately 0.
245 MPa) or more (preferably 0.294 MPa or more).
【0036】前記軽量耐火物における無機質繊維は、好
ましくは、X線回折的に非晶質の繊維のみから構成され
るか、又はX線回折的に非晶質の繊維を主として構成さ
れる。例えば、無機質繊維がシリカ繊維の場合、X線回
折的に非晶質のシリカ繊維のみから構成されるとは、S
iO2の明確なメインピークが現れないことをいう。The inorganic fibers in the lightweight refractory material are preferably composed only of X-ray diffraction amorphous fibers, or mainly composed of X-ray diffraction amorphous fibers. For example, when the inorganic fiber is a silica fiber, it means that it is composed of only silica fiber which is amorphous by X-ray diffraction.
It means that a clear main peak of iO 2 does not appear.
【0037】前記軽量耐火物は、実質的に非晶質のシリ
カ繊維が90〜60重量%(より好ましくは85〜75
重量%)、アルミナ繊維、アルミノシリケート繊維、ア
ルミノボロシリケート繊維のうちの一つまたは複数の繊
維が10〜40重量%(より好ましくは15〜25重量
%)にすることができる。The light weight refractory material contains substantially 60 to 60% by weight of a substantially amorphous silica fiber (more preferably 85 to 75% by weight).
%), One or more of alumina fibers, aluminosilicate fibers, aluminoborosilicate fibers can be 10-40% by weight (more preferably 15-25% by weight).
【0038】前記軽量耐火物における無機質繊維と無機
結合材の重量比は、無機質繊維の全重量に対して無機結
合材が3〜7.5重量%(より好ましくは3〜6重量
%、さらに好ましくは3〜5重量%)にすることができ
る。The weight ratio of the inorganic fibers to the inorganic binder in the lightweight refractory is 3 to 7.5% by weight (more preferably 3 to 6% by weight, more preferably inorganic binder) based on the total weight of the inorganic fibers. Can be 3-5% by weight).
【0039】[好適な軽量耐火物の製造方法]前記好適
な軽量耐火物は、無機質繊維及びホウ素酸化物形成原料
粉末が分散する分散液(好ましくは、弱酸性の分散液)
のpHを調整して前記ホウ素酸化物形成原料粉末を捕集
した前記無機質繊維の凝集体を形成する工程と、前記凝
集体の成形体を1200〜1400℃の温度で焼成する
工程を含む無機繊維系軽量耐火物の製造方法により製造
することができる。[Preferable lightweight refractory material manufacturing method] The preferable lightweight refractory material is a dispersion liquid (preferably a weakly acidic dispersion liquid) in which inorganic fibers and boron oxide forming raw material powder are dispersed.
Inorganic fiber including a step of forming an aggregate of the inorganic fibers in which the boron oxide-forming raw material powder is collected by adjusting the pH of 1. and a step of firing the aggregate formed body at a temperature of 1200 to 1400 ° C. It can be manufactured by the method for manufacturing a lightweight refractory material.
【0040】好ましくは、前記凝集体を真空成形して凝
集体の成形体を得る。好ましくは、前記分散液をpH4
〜10に調整し、前記無機質繊維の凝集の程度を変化さ
せることによって、焼成後に得られる無機繊維系軽量耐
火物の嵩密度を制御する。前記分散液を、好ましくは、
焼成後に得られる無機繊維系軽量耐火物の嵩密度に対応
するpH4〜10の範囲内の所定pHに調整する。前記
無機質繊維として、好ましくは、実質的に非晶質のシリ
カ繊維を主原料として含有し、アルミナ繊維、アルミノ
シリケート繊維、アルミノボロシリケート繊維の一つま
たは複数の繊維を副原料として含有する無機質繊維を用
いる。Preferably, the agglomerate is vacuum-formed to obtain an agglomerate compact. Preferably, the dispersion is adjusted to pH 4
By adjusting to 10 to 10 and changing the degree of aggregation of the inorganic fibers, the bulk density of the inorganic fiber-based lightweight refractory material obtained after firing is controlled. The dispersion is preferably
The pH is adjusted to a predetermined pH within the range of 4 to 10 corresponding to the bulk density of the inorganic fiber-based lightweight refractory obtained after firing. The inorganic fiber preferably contains substantially amorphous silica fiber as a main raw material, and an inorganic fiber containing one or more fibers of alumina fiber, aluminosilicate fiber, aluminoborosilicate fiber as an auxiliary raw material. To use.
【0041】ホウ素酸化物形成原料粉末としては、水に
溶解しない非金属系のホウ化物を用いることができ、か
かるホウ化物としては例えば窒化ホウ素(BN)、炭化
ホウ素(B4C)、ホウ化珪素(SiB4、SiB6)等
がある。好ましくは、窒化ホウ素を用いる。窒化ホウ素
としては、六方晶窒化ホウ素あるいは立方晶窒化ホウ素
を用いることができるが、好ましくは安価な六方晶窒化
ホウ素を用いる。As the boron oxide forming raw material powder, a non-metallic boride which is insoluble in water can be used, and examples of such boride include boron nitride (BN), boron carbide (B 4 C), and boride. There are silicon (SiB 4 , SiB 6 ) and the like. Boron nitride is preferably used. As the boron nitride, hexagonal boron nitride or cubic boron nitride can be used, but inexpensive hexagonal boron nitride is preferably used.
【0042】ホウ素酸化物形成原料粉末として窒化ホウ
素粉末を用いた場合、前記分散液における前記窒化ホウ
素粉末の重量は、好ましくは無機質繊維の全重量に対し
て3〜7.5重量%(より好ましくは3〜6重量%、さ
らに好ましくは3〜5重量%)にする。前記分散液のp
Hは、弱酸性(好ましくはpH3〜6)にする。When boron nitride powder is used as the boron oxide forming raw material powder, the weight of the boron nitride powder in the dispersion is preferably 3 to 7.5% by weight (more preferably, the total weight of the inorganic fibers). Is 3 to 6% by weight, more preferably 3 to 5% by weight). P of the dispersion
H is made weakly acidic (preferably pH 3 to 6).
【0043】前記凝集体の成形体は、通常は、乾燥させ
た成形体を用いる。A dried molded body is usually used as the molded body of the aggregate.
【0044】以下、前記無機繊維系軽量耐火物の製造方
法により、本発明に好適に用いることができる軽量耐火
物を製造する場合の好適な実施形態について説明する。A preferred embodiment for producing a lightweight refractory that can be suitably used in the present invention by the method for producing an inorganic fiber-based lightweight refractory will be described below.
【0045】前記軽量耐火物は、好ましくは、無機質繊
維とホウ素化合物粉末を水中で分散、混合した後、真空
成形し、乾燥後1200〜1400℃の温度で焼成する
ことで製造される。The above-mentioned lightweight refractory material is preferably produced by dispersing and mixing inorganic fiber and boron compound powder in water, vacuum forming, drying and firing at a temperature of 1200 to 1400 ° C.
【0046】上記無機質繊維は、軽量耐火物全体の嵩密
度を低下させるという点から、比重の小さいシリカ質の
無機質繊維を選択する。シリカ質繊維は、真比重で約
2.0g/cm3と繊維質軽量耐火物で主に使用されて
いるアルミナ繊維の3〜4g/cm3や、アルミノボロ
シリケート繊維の2.7g/cm3よりも軽量である。
シリカ質繊維は、好ましくはSiO2を99重量%以上
含有するものを用いる。As the above-mentioned inorganic fiber, a siliceous inorganic fiber having a small specific gravity is selected from the viewpoint of reducing the bulk density of the entire lightweight refractory material. Siliceous fibers, and 3 to 4 g / cm 3 alumina fibers are mainly used at about 2.0 g / cm 3 and fibrous lightweight refractory true specific gravity, aluminoborosilicate fibers 2.7 g / cm 3 Is lighter than
The siliceous fiber is preferably one containing 99% by weight or more of SiO 2 .
【0047】また、前記軽量耐火物に含まれるシリカ質
繊維は、高温雰囲気での使用や、急熱、急冷の使用も考
慮して、ガラス転移点のあるシリカガラス質繊維ではな
く、シリカ非晶質繊維(実質的に非晶質のシリカ繊維、
以下同様)にする。しかしながら、シリカ非晶質繊維は
繊維自体の強度は弱いため、前記軽量耐火物はアルミナ
繊維、アルミノシリケート繊維、アルミノボロシリケー
ト繊維のうちの一つ又は複数の繊維を補強用無機質繊維
として含有するということが、軽量耐火物全体の強度向
上には望ましい。アルミナ繊維は、好ましくはAl2O3
を96重量%以上含有するものを用いる。The siliceous fiber contained in the lightweight refractory is not a silica vitreous fiber having a glass transition point but a silica amorphous in consideration of use in a high temperature atmosphere, rapid heating and rapid cooling. Quality fibers (substantially amorphous silica fibers,
The same shall apply hereinafter). However, since the silica amorphous fiber has a weak fiber itself, the lightweight refractory material contains one or more of alumina fiber, aluminosilicate fiber, and aluminoborosilicate fiber as a reinforcing inorganic fiber. It is desirable to improve the strength of the entire lightweight refractory. The alumina fiber is preferably Al 2 O 3
Of 96% by weight or more is used.
【0048】また、シリカ非晶質繊維は加熱されると結
晶化しクリストバライトとなり繊維自体が更に脆くなる
のみならず、クリストバライトは250℃付近で相転移
に伴う体積変化を起こすことから、シリカ非晶質繊維を
用いて得られた軽量耐火物に対して加熱、冷却を繰り返
すと亀裂を発生してしまう。前記軽量耐火物は前述した
ように急熱、急冷での使用も考慮しているため、クリス
トバライトの生成やその体積変化は望ましくない。その
ため、前記軽量耐火物を製造する場合は、製造過程にお
ける加熱、焼成後もシリカ非晶質繊維を非晶質のまま保
持する必要がある。そこで、シリカの結晶化抑制材料を
用いる。When the amorphous silica fiber is heated, it crystallizes to become cristobalite and the fiber itself becomes more brittle, and cristobalite undergoes a volume change accompanying a phase transition at around 250 ° C. Repeated heating and cooling of a lightweight refractory obtained using fibers causes cracking. Since the lightweight refractory material is also considered for use in rapid heating and rapid cooling as described above, generation of cristobalite and its volume change are not desirable. Therefore, when the lightweight refractory material is manufactured, it is necessary to keep the amorphous silica fiber amorphous even after heating and firing in the manufacturing process. Therefore, a crystallization suppressing material for silica is used.
【0049】シリカの結晶化抑制材料としてはホウ素が
良く知られている。また、ホウ素は無機結合材としても
働き、シリカと反応しボロシリケートを生成し、シリカ
及びアルミナとアルミノボロシリケートを生成すること
から無機質繊維間を融着させることを可能とする。従っ
て、シリカ非晶質繊維を使用する場合には無機結合材は
ホウ素化合物が使用されるべきである。Boron is well known as a material for suppressing crystallization of silica. In addition, boron also functions as an inorganic binder, reacts with silica to form borosilicate, and forms aluminoborosilicate with silica and alumina, which makes it possible to fuse between the inorganic fibers. Therefore, when using silica amorphous fibers, the inorganic binder should be a boron compound.
【0050】ホウ素化合物としては様々な化合物が知ら
れているが金属ホウ化物はシリカ非晶質繊維を結晶化さ
せる可能性があるのみならず、ボロシリケート、アルミ
ノボロシリケートのガラス化温度を変化させ無機質繊維
間の融着を阻害するため望ましくない。非金属系のホウ
化物としては酸化ホウ素(B203)、窒化ホウ素(B
N)、炭化ホウ素(B4C)、ホウ化珪素(SiB4、S
iB6)等が知られているが、酸化ホウ素は水溶性であ
り、前記製造方法で用いている水中での分散、混合には
適していない。窒化ホウ素、炭化ホウ素、ホウ化珪素
は、それぞれ使用可能であるが、入手の容易さから窒化
ホウ素の方が望ましい。Although various compounds are known as boron compounds, metal borides not only have the possibility of crystallizing silica amorphous fibers, but also change the vitrification temperature of borosilicate and aluminoborosilicate. It is not desirable because it prevents fusion between the inorganic fibers. The boride of nonmetallic boron oxide (B 2 0 3), boron nitride (B
N), boron carbide (B 4 C), silicon boride (SiB 4 , S)
iB 6 ) and the like are known, but boron oxide is water-soluble and is not suitable for dispersion and mixing in water used in the above-mentioned production method. Boron nitride, boron carbide, and silicon boride can be used, but boron nitride is more preferable because it is easily available.
【0051】無機質繊維の直径は軽量耐火物の嵩密度を
小さくするために細い方が望ましいが、細すぎると軽量
耐火物全体の強度が低下してしまうために、特に0.6
5〜4μm程度(好ましくは0.65〜2.7μm)が
望ましい。It is desirable that the diameter of the inorganic fiber is thin in order to reduce the bulk density of the lightweight refractory, but if it is too thin, the strength of the lightweight refractory as a whole will decrease, so that it is particularly 0.6.
About 5 to 4 μm (preferably 0.65 to 2.7 μm) is desirable.
【0052】また、無機質繊維の長さには特に制限はな
いが、無機質繊維の長さが長すぎると水中への分散の際
に、分散し難くなる。また、無機質繊維の長さが短すぎ
ると無機質繊維間の絡み合いが少なくなり軽量耐火物全
体の強度が低下してしまう。そのため、無機質繊維の長
さは1〜30mm程度が望ましい。The length of the inorganic fiber is not particularly limited, but if the length of the inorganic fiber is too long, it will be difficult to disperse it in water. Further, if the length of the inorganic fibers is too short, the entanglement between the inorganic fibers is reduced and the strength of the entire lightweight refractory material is reduced. Therefore, the length of the inorganic fiber is preferably about 1 to 30 mm.
【0053】シリカ非晶質繊維と補強用無機質繊維(ア
ルミナ繊維、アルミノシリケート繊維、アルミノボロシ
リケート繊維のうちの一つ又は複数の繊維)との割合
は、超軽量耐火物が欲しい場合にはシリカ繊維の重量割
合を多くし、強度が欲しい場合には補強用無機質繊維を
多くすればよいが、前記軽量耐火物の密度を0.12g
/cm3以下にするためには、シリカ非晶質繊維の重量
割合は90〜60重量%(好ましくは85〜75重量
%)にする。Silica The ratio of amorphous fibers to reinforcing inorganic fibers (one or more of alumina fibers, aluminosilicate fibers, aluminoborosilicate fibers) is silica when ultra-light refractory is desired. If the weight ratio of the fibers is increased, and if the strength is desired, the reinforcing inorganic fibers may be increased, but the density of the lightweight refractory material is 0.12 g.
/ Cm 3 or less, the weight ratio of the amorphous silica fiber is 90 to 60% by weight (preferably 85 to 75% by weight).
【0054】無機結合材として添加する窒化ホウ素は1
200〜1400℃で焼成する際に酸化し、無機質繊維
とボロシリケート、又はアルミノボロシリケートを生成
させ無機質繊維の界面を融着させなければならないた
め、前記製造方法で本発明に好適な軽量耐火物を製造す
る場合に用いる窒化ホウ素の粒度は、900〜1200
℃付近で酸化反応を起こす程度の粒度が望ましい。The boron nitride added as the inorganic binder is 1
Oxidation when firing at 200 to 1400 ° C. to generate inorganic fibers and borosilicate or aluminoborosilicate to fuse the interface of the inorganic fibers, and thus the lightweight refractory suitable for the present invention by the above manufacturing method. The particle size of boron nitride used for manufacturing is 900 to 1200.
It is desirable that the particle size is such that the oxidation reaction occurs at around ℃.
【0055】900℃よりも低温で酸化反応を起こすと
無機質繊維と反応する前に窒化ホウ素が酸化して生成し
た酸化ホウ素の昇華が進み、所定量よりもホウ素量が不
足し、製造した軽量耐火物の強度低下の原因となる。ま
た、1200℃よりも高い温度で酸化する窒化ホウ素で
は焼成時の最高温度保持の間に窒化ホウ素の酸化、無機
質繊維との反応が起こるために最高温度保持時間を長く
する必要が発生しコスト的に不利である。最も望ましく
は1000℃付近で最も活発な酸化反応が起こる窒化ホ
ウ素である。窒化ホウ素は扁平な形状をしているため、
測定方法により平均粒径は大きく異なるので、あくまで
も、前記製造方法で使用する窒化ホウ素の粒度は、酸化
反応を引き起こす温度から決定すべきである。When an oxidation reaction occurs at a temperature lower than 900 ° C., boron nitride is oxidized before it reacts with the inorganic fibers, and the generated boron oxide is sublimated, resulting in an insufficient amount of boron than a predetermined amount. This will cause the strength of the product to decrease. Further, in the case of boron nitride that oxidizes at a temperature higher than 1200 ° C., it is necessary to lengthen the maximum temperature holding time because the oxidation of boron nitride and the reaction with the inorganic fiber occur during the maximum temperature holding during firing, which is costly. Is disadvantageous to The most desirable is boron nitride, in which the most active oxidation reaction occurs at around 1000 ° C. Since boron nitride has a flat shape,
Since the average particle size varies greatly depending on the measuring method, the particle size of boron nitride used in the above-mentioned manufacturing method should be determined from the temperature at which the oxidation reaction occurs.
【0056】窒化ホウ素は無機質繊維の全重量に対して
約3〜7.5重量%(より好ましくは3〜6重量%、さ
らに好ましくは3〜5重量%)添加する。3重量%未満
では無機質繊維間の融着度合いが低く嵩密度は低くなる
が強度が不足する。特に、シリカ非晶質繊維を使用する
場合には3重量%以上ホウ素化合物粉末を添加しない
と、焼結中にシリカ非晶質繊維の一部が結晶化してしま
い軽量耐火物の強度を著しく低下させてしまう。また、
7.5重量%よりも多くホウ素化合物粉末を添加して
も、嵩密度を増加させるだけで、強度上昇も確認できな
いためである。Boron nitride is added in an amount of about 3 to 7.5% by weight (more preferably 3 to 6% by weight, further preferably 3 to 5% by weight) based on the total weight of the inorganic fibers. If it is less than 3% by weight, the degree of fusion between the inorganic fibers is low and the bulk density is low, but the strength is insufficient. In particular, when silica amorphous fibers are used, unless the boron compound powder is added in an amount of 3% by weight or more, a part of the silica amorphous fibers is crystallized during sintering and the strength of the lightweight refractory material is significantly reduced. I will let you. Also,
This is because even if the boron compound powder is added in an amount of more than 7.5% by weight, the bulk density is only increased, and no increase in strength can be confirmed.
【0057】無機質繊維はそのまま水中に分散させるこ
とは困難であるので、一旦pH1〜2程度の強酸水溶液
中に攪拌モータにて1〜2時間分散させ、無機質繊維表
面に親水基を吸着させる。強酸水溶液を除去した後、水
を加え無機質繊維を15〜30分程度攪拌モータで攪拌
する。その後、加えた水を除去し、再度水を加え無機質
繊維を15〜30分程度攪拌モータで攪拌すれば、水中
に均質に分散できる。Since it is difficult to disperse the inorganic fiber in water as it is, it is once dispersed in a strong acid aqueous solution having a pH of about 1 to 2 with a stirring motor for 1 to 2 hours to adsorb a hydrophilic group on the surface of the inorganic fiber. After removing the strong acid aqueous solution, water is added and the inorganic fibers are stirred with a stirring motor for about 15 to 30 minutes. After that, the added water is removed, water is added again, and the inorganic fibers are stirred for about 15 to 30 minutes with a stirring motor, so that they can be uniformly dispersed in the water.
【0058】水を加え攪拌したのち、一旦水を除去する
のは、無機質繊維、特にシリカ非晶質繊維は強酸水溶液
中に長時間分散させておくと溶解が開始するためであ
り、無機質繊維を分散させる水溶液のpHを3〜6程度
にする必要があるからである。2回の脱水でpHが3よ
りも大きくならない場合には、pHが3よりも大きくな
るまで同様の操作を行う。After adding water and stirring, the water is once removed because the inorganic fibers, especially the silica amorphous fibers, start to dissolve when they are dispersed in the strong acid aqueous solution for a long time. This is because the pH of the aqueous solution to be dispersed needs to be about 3 to 6. When the pH does not become higher than 3 after the two dehydrations, the same operation is performed until the pH becomes higher than 3.
【0059】この時は用いる水は水道水でも構わないが
脱イオン水の方が望ましい。特に、シリカ非晶質繊維を
用いる場合には、水道水中のナトリウム、カリウム、マ
グネシウムといったアルカリ金属、及びアルカリ土類金
属がシリカ非晶質繊維の結晶化を促進するため、脱イオ
ン水を使用する。The water used at this time may be tap water, but deionized water is preferred. In particular, when silica amorphous fibers are used, deionized water is used because alkali metals such as sodium, potassium, and magnesium and alkaline earth metals in tap water promote crystallization of the silica amorphous fibers. .
【0060】強酸水溶液中、及び水中に無機質繊維を分
散させる際には、無機質繊維を全体の1〜3重量%程度
になるように分散させることが望ましい。分散させる際
の無機質繊維の重量割合を大きくすると、分散させる攪
拌モータの出力を大きくする必要があり、分散中に無機
質繊維を短く折ってしまい、軽量耐火物全体の強度を低
下させてしまう可能性がある。When dispersing the inorganic fibers in the strong acid aqueous solution and in the water, it is desirable to disperse the inorganic fibers in an amount of about 1 to 3% by weight based on the whole. Increasing the weight ratio of the inorganic fibers used for dispersion requires increasing the output of the stirring motor for dispersion, and the inorganic fibers may break short during dispersion, reducing the overall strength of the lightweight refractory. There is.
【0061】窒化ホウ素粉末は攪拌モータと超音波洗浄
機を用いてpH3〜6の水溶液中に分散させておく。こ
れは一つには窒化ホウ素が弱酸性域で分散が良好である
ためであり、もう一つには分散させた無機質繊維懸濁液
に合わせるためである。窒化ホウ素の分散はpH3〜6
の水溶液に対し、1.5〜2.0重量%とすることが望
ましい。窒化ホウ素粉末を分散させた後、窒化ホウ素懸
濁液を無機質繊維を分散させたpHが3よりも大きい水
溶液中に加え、30分間程度混合する。The boron nitride powder is dispersed in an aqueous solution having a pH of 3 to 6 by using a stirring motor and an ultrasonic cleaner. This is because, in part, boron nitride is well dispersed in the weakly acidic region, and secondly, it is matched with the dispersed inorganic fiber suspension. Dispersion of boron nitride is pH 3-6
It is desirable that the amount is 1.5 to 2.0% by weight based on the aqueous solution. After dispersing the boron nitride powder, the boron nitride suspension is added to the aqueous solution in which the inorganic fibers are dispersed and having a pH of more than 3, and mixed for about 30 minutes.
【0062】無機質繊維はpH3〜6の弱酸域で水中に
分散されているが、無機質繊維はpHをアルカリ側に変
化させることで分散状態から凝集状態へと変化する。凝
集した無機質繊維は脱水・成形時に緩衝材料のように抵
抗として働くため、無機質繊維の凝集度合いを変化させ
ることにより、成形時の抵抗の度合いを変化させ、その
結果得られる無機質繊維の成形体の充填度合いを変化さ
せる。即ち、凝集状態の無機質繊維が多いほど成形時の
抵抗が大きくなり成形体生密度は小さくでき、逆に凝集
状態の無機質繊維が少なければ成形時の抵抗が少なく成
形体生密度は大きくできる。The inorganic fibers are dispersed in water in a weak acid range of pH 3 to 6, but the inorganic fibers change from the dispersed state to the aggregated state by changing the pH to the alkaline side. Agglomerated inorganic fibers act as a resistance like a buffer material during dehydration / molding, so by changing the degree of aggregation of inorganic fibers, the degree of resistance during molding is changed, and the resulting inorganic fiber molded body is Change the filling degree. That is, the more aggregated inorganic fibers, the greater the resistance during molding and the smaller the green density of the molded body.
【0063】また、無機質繊維の凝集体中には窒化ホウ
素が捕集されているために、焼成時に無機質繊維の界面
を効率よく融着でき軽量耐火物の強度を向上できる。Further, since boron nitride is collected in the aggregate of inorganic fibers, the interface of the inorganic fibers can be efficiently fused during firing, and the strength of the lightweight refractory can be improved.
【0064】また、成形中にも無機質繊維の凝集体単位
で成形されるため、無機質繊維の配向を抑制できる。一
般に抄造といった成形方法を用いる場合、加圧により繊
維が加圧方向に垂直に配向してしまい、高さ方向の引っ
張りには著しく弱いとの問題があった。しかしながら、
前記製造方法によれば、無機質繊維の配向を抑制できる
ために、高さ方向の引っ張りにも強い軽量耐火物を得る
ことを可能にした。Also, since the inorganic fiber aggregates are molded during molding, the orientation of the inorganic fibers can be suppressed. In general, when a molding method such as papermaking is used, there is a problem that the fibers are oriented perpendicular to the pressing direction due to the pressure and the tensile strength in the height direction is extremely weak. However,
According to the above-mentioned manufacturing method, since the orientation of the inorganic fibers can be suppressed, it is possible to obtain a lightweight refractory material that is strong against pulling in the height direction.
【0065】以上の結果、成形直前に無機質繊維と窒化
ホウ素粉末の混合水溶液のpHを制御することにより、
成形体生密度、焼成体嵩密度、さらには強度を制御する
ことが可能となる。本発明に好適に用いることができる
前記軽量耐火物の密度を0.120g/cm3以下にす
る場合は、無機質繊維と窒化ホウ素の混合懸濁液のpH
を4以上に調整してやれば良いが、好ましくはpH4〜
10(より好ましくはpH6〜8)である。pH10よ
りもアルカリ側に調整しても嵩密度の低下は確認でき
ず、廃液の処理等、工程管理が煩雑になる。As a result, by controlling the pH of the mixed aqueous solution of the inorganic fiber and the boron nitride powder immediately before molding,
It is possible to control the green density of the molded body, the bulk density of the fired body, and further the strength. When the density of the lightweight refractory material that can be suitably used in the present invention is 0.120 g / cm 3 or less, the pH of the mixed suspension of inorganic fibers and boron nitride is
The pH may be adjusted to 4 or more, preferably pH 4 to
10 (more preferably pH 6-8). Even if the pH is adjusted to be more alkaline than pH 10, no decrease in bulk density can be confirmed, and process management such as waste liquid treatment becomes complicated.
【0066】pH調整に用いられるpH調整剤は、アン
モニア水、又は酢酸アンモニウム等が望ましく、水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム等の金属水酸化物はシリカ
非晶質繊維を結晶させ、繊維質軽量耐火物全体の強度を
著しく低下させてしまうため望ましくない。The pH adjusting agent used for pH adjustment is preferably ammonia water or ammonium acetate, and metal hydroxides such as sodium hydroxide and potassium hydroxide crystallize silica amorphous fibers to give a fibrous lightweight fireproof material. This is not desirable because it significantly reduces the strength of the entire product.
【0067】軽量耐火物の嵩密度の制御は、通常は、加
える耐熱性無機質粉末や無機結合材の添加量の制御、又
は成形体に加える加圧の程度で行うが、前記製造方法を
用いれば、同じ原料、同じ調合、同じ成形法を用いても
pH調整のみにより、得られる軽量耐火物の嵩密度を変
化させることできる。The control of the bulk density of the lightweight refractory material is usually carried out by controlling the addition amount of the heat-resistant inorganic powder or the inorganic binder to be added or the degree of pressurization applied to the molded body. Even if the same raw material, the same formulation, and the same molding method are used, the bulk density of the obtained lightweight refractory can be changed only by adjusting the pH.
【0068】pH制御を行った無機質繊維とホウ素化合
物粉末の混合懸濁液は真空成形により脱水、成形する。
その後、80〜110℃で乾燥し、窒化ホウ素が酸化し
無機質繊維と反応する温度以上の1250〜1400℃
(好ましくは1300〜1400℃)で焼成する。昇温
速度は成形体内部まで均一な温度になるように選択し、
1時間で100〜250℃昇温させる程度、即ち100
〜250℃/hr.(好ましくは100〜200℃/h
r.)程度が望ましい。The pH-controlled mixed suspension of inorganic fibers and boron compound powder is dehydrated and molded by vacuum molding.
Then, it is dried at 80 to 110 ° C., and 1250 to 1400 ° C. which is higher than the temperature at which boron nitride is oxidized and reacts with the inorganic fibers.
Baking is performed (preferably 1300 to 1400 ° C.). Select the heating rate so that the temperature inside the molded body is uniform,
The temperature is raised to 100 to 250 ° C in 1 hour, that is, 100
~ 250 ° C / hr. (Preferably 100 to 200 ° C./h
r. ) Degree is desirable.
【0069】最高温度での保持時間は900〜1200
℃で酸化反応を起こす窒化ホウ素を使用しているならば
1〜2時間で良い。また、焼成時の雰囲気は焼成中に無
機質繊維と窒化ホウ素とがボロシリケート、又はアルミ
ノボロシリケートを作りやすいように酸化雰囲気とする
べきである。The holding time at the maximum temperature is 900 to 1200.
If boron nitride that causes an oxidation reaction at ℃ is used, it may be 1-2 hours. The atmosphere during firing should be an oxidizing atmosphere so that the inorganic fibers and boron nitride can easily form borosilicate or aluminoborosilicate during firing.
【0070】〔軽量耐火物の形状調整材〕本発明の軽量
耐火物の形状調整材は、ガラスフリット及び前記ガラス
フリットの結晶抑制剤を焼成して得られた反応硬化ガラ
スを主成分として(好ましくは90重量%以上、より好
ましくは95重量%以上、さらに好ましくは98重量%
以上、最も好ましくは100重量%)含有する。前記結
晶抑制剤は、好ましくはホウ素を含む化合物にする。な
お、副成分として有機バインダを20重量%以下含有す
ることができる。[Shape Adjusting Material for Lightweight Refractory Material] The shape adjusting material for a lightweight refractory material of the present invention contains a glass frit and a reaction-cured glass obtained by firing a crystal inhibitor of the glass frit as a main component (preferably Is 90% by weight or more, more preferably 95% by weight or more, further preferably 98% by weight
Above, most preferably 100% by weight). The crystallization inhibitor is preferably a compound containing boron. It should be noted that an organic binder may be contained as an accessory component in an amount of 20% by weight or less.
【0071】〔好適な実施形態の例〕以下、ガラス膜を
形成するための出発材料として、高シリカのガラスフリ
ットと前記ガラスフリットの結晶抑制剤から主として成
る反応硬化ガラスを用いる場合(従って、形状調整材と
しては、前記反応硬化ガラスを主成分として含有する形
状調整材を用いる場合)について説明する。[Examples of Preferred Embodiments] In the following, as a starting material for forming a glass film, a reaction-hardened glass mainly composed of a high-silica glass frit and a crystal inhibitor for the glass frit is used (hence, the shape is As the adjusting material, a case of using a shape adjusting material containing the reaction-cured glass as a main component) will be described.
【0072】ガラス膜を形成するための出発材料とし
て、高シリカのガラスフリットと前記ガラスフリットの
結晶抑制剤(好ましくは酸化ホウ素粉末)から主として
成る反応硬化ガラスを用いることができ、この反応硬化
ガラスにさらに各種の顔料(例えば、珪素ホウ化物等の
黒色顔料)を添加したものも用いることができる。この
場合において、結晶抑制剤として酸化ホウ素を用いた場
合の前記反応硬化ガラス中の酸化ホウ素の割合は、好ま
しくは8〜13重量%にする。前記黒色顔料として用い
る珪素ホウ化物としては、四ホウ化珪素又はこれと他の
珪素ホウ化物の1種以上の混合物を用いることができ
る。As a starting material for forming the glass film, a reaction-hardened glass mainly composed of a high-silica glass frit and a crystal inhibitor (preferably boron oxide powder) of the glass frit can be used. In addition, various pigments (for example, black pigments such as silicon borides) may be added. In this case, the ratio of boron oxide in the reaction-cured glass when boron oxide is used as the crystallization inhibitor is preferably 8 to 13% by weight. As the silicon boride used as the black pigment, silicon tetraboride or a mixture of one or more of silicon tetraboride and other silicon boride can be used.
【0073】コーティングガラス膜に耐高温特性及び耐
熱衝撃特性を付与するためには、好ましくは、主原料と
なるガラスフリットは高シリカのガラスフリットとす
る。シリカ分は、一般的には96重量%以上とすること
が好ましい。ガラスフリットに含まれる不純物は、N
a、Kといったアルカリ金属やMg、Caといったアル
カリ土類の金属のガラスの耐熱特性を低下させる不純物
を極力含まないことが望ましく、不純物の多くは酸化ホ
ウ素、もしくはアルミナであることが望ましい。In order to impart high temperature resistance and thermal shock resistance characteristics to the coating glass film, the glass frit as the main raw material is preferably a high silica glass frit. Generally, the silica content is preferably 96% by weight or more. The impurities contained in the glass frit are N
It is desirable that impurities that deteriorate the heat resistance of the glass of an alkali metal such as a and K or an alkaline earth metal such as Mg and Ca are not contained as much as possible, and most of the impurities are preferably boron oxide or alumina.
【0074】ガラスフリットの先に述べた理由からシリ
カ分は高シリカであればあるほど望ましく、石英ガラス
で知られるように98重量%シリカという高シリカのガ
ラスフリットもあるが、入手し易さ、コストの点から規
格値で96重量%シリカの多孔質ガラスフリットを用い
ることができる。但し、ガラスフリットに含まれる主な
不純物としてアルミナ及び酸化ホウ素は許容されるが、
それ以外の不純物、特に、ガラスの耐熱特性を低下させ
る不純物は総量で1重量%よりも少ない量に抑えること
が好ましい。このような耐熱性を低下させる不純物とし
ては、Na、Kといったアルカリ金属、及びMg、Ca
といったアルカリ土類金属、Fe、及びTiといったも
のがある。For the above-mentioned reason for the glass frit, the higher the silica content, the more desirable the silica content is, and there is a glass frit with a high silica content of 98% by weight silica, which is known as quartz glass. From the viewpoint of cost, it is possible to use a porous glass frit containing 96 wt% silica as a standard value. However, although alumina and boron oxide are acceptable as the main impurities contained in the glass frit,
It is preferable that the total amount of other impurities, especially those that deteriorate the heat resistance of the glass, be less than 1% by weight. Such impurities that reduce heat resistance include alkali metals such as Na and K, and Mg and Ca.
Such as alkaline earth metals, Fe, and Ti.
【0075】高シリカのガラスフリットとしては米国コ
ーニング社のVycolガラス等が知られているが、こ
れら高シリカのガラスについては一般に製造工程に不純
物除去のための酸洗浄の工程があり、酸洗浄した際に発
生する気孔を有した多孔質ガラスと、酸洗浄した後に熱
処理を行い気孔を除去した緻密質のガラスとがある。ガ
ラス膜形成工程の熱処理温度(ガラス焼き付け温度)を
余り高くすると、軽量耐火物全体が歪みを発生し易くな
り不都合を生じ、出来るだけ低い温度で行うためには反
応硬化ガラスに使用するガラスフリットは高シリカであ
ると同時に活性に富んだ多孔質であることが望ましい。As a high-silica glass frit, Vycol glass manufactured by Corning Incorporated in the US is known. These high-silica glasses generally have an acid washing step for removing impurities in the manufacturing process and are acid-washed. There are porous glass having pores generated at that time and dense glass in which pores are removed by heat treatment after acid cleaning. If the heat treatment temperature (glass baking temperature) in the glass film forming process is set too high, the entire light weight refractory material is likely to be distorted, which causes inconvenience. It is desirable that the silica be high silica and at the same time be porous with high activity.
【0076】本実施形態の例で用いる軽量耐火物として
は、高温雰囲気中で繰り返し使用するものも特に意図し
ている。その気孔率は高い程好ましいが、強度との兼ね
合いを考慮して一般に80〜90重量%以上、好ましく
は90重量%以上のもの、特に90〜96重量%のもの
を用いることか適当である。また、そのためには、高温
雰囲気中での繰り返しの使用時にもガラスが結晶化しな
いようにガラスの結晶抑制剤を加えることが好ましい。As the lightweight refractory used in the example of the present embodiment, those repeatedly used in a high temperature atmosphere are also intended. The higher the porosity is, the more preferable it is, but in consideration of the balance with strength, it is appropriate to use 80 to 90% by weight or more, preferably 90% by weight or more, and particularly 90 to 96% by weight. For that purpose, it is preferable to add a glass crystallization inhibitor so that the glass does not crystallize even when it is repeatedly used in a high temperature atmosphere.
【0077】ガラスの結晶抑制剤としてはホウ素が知ら
れており、本実施形態の例では酸化ホウ素を有効に用い
ることが出来る。高シリカで多孔質のガラスフリットに
添加する酸化ホウ素は、ガラスフリットと同様に耐高温
特性及び耐熱衝撃特性を碓保するために、不純物除去の
点から高純度であればあるほど望ましいが、入手し易
さ、コストの点から5ナイン(99.999重量%以
上)の高純度酸化ホウ素粉末を用いることが好ましい。Boron is known as a glass crystallization inhibitor, and boron oxide can be effectively used in the example of the present embodiment. Boron oxide added to porous silica glass frit with high silica is desirable to have high purity from the viewpoint of removing impurities in order to retain high temperature resistance and thermal shock resistance similar to glass frit. From the viewpoints of easiness and cost, it is preferable to use a high purity boron oxide powder of 5 nines (99.999% by weight or more).
【0078】ガラスフリットに対する酸化ホウ素の割合
は、米国特許4,093,771号では2〜4重量%の
B2O3を推奨している。しかし、歪み量を減少させると
いう点から、ガラスフリットに対する酸化ホウ素の割合
は6重量%以上、特に8〜13重量%のB2O3を選択す
ることが好ましい。なお、ガラスフリットに対する酸化
ホウ素の割合が8重量%以上で熱処理時(ガラス焼き付
け時)の温度が適度となり歪み量減少に有効であるが、
13重量%よりも高いと耐高温特性が低下する傾向があ
り不適切となりうるので注意が必要である。Regarding the ratio of boron oxide to glass frit, US Pat. No. 4,093,771 recommends 2 to 4% by weight of B 2 O 3 . However, from the viewpoint of reducing the amount of strain, it is preferable to select B 2 O 3 in which the ratio of boron oxide to the glass frit is 6% by weight or more, particularly 8 to 13% by weight. It should be noted that when the ratio of boron oxide to the glass frit is 8% by weight or more, the temperature at the time of heat treatment (at the time of glass baking) becomes appropriate and it is effective in reducing the strain amount
If it is higher than 13% by weight, the high temperature resistance tends to be deteriorated and it may be inappropriate, so caution is required.
【0079】ガラスフリットと高純度酸化ホウ素粉末と
を均質に混合するために、酸化ホウ素粉末をイオン交換
水中に溶解、分散させた酸化ホウ素水溶液中にガラスフ
リットを均質に分散させた後、ホットプレート、もしく
はマントルヒーター等で加熱しながら撹拌し水分を除去
させる。更に、乾燥オーブン中で余剰の水分を除去した
後、粉砕、#16メッシュで分級する。分級したガラス
フリットと酸化ホウ素の混合物を1000〜1100℃
の温度で2時間焼成し、ガラスフリットと酸化ホウ素と
を反応させる。焼成は1000℃より低い温度ではガラ
スフリットと酸化ホウ素の反応が不十分であり、110
0℃より高い温度ではガラスフリットと酸化ホウ素が反
応、溶解してしまうため不適切である。焼成後、ボール
ミルで粉砕、#330〜300メッシュで分級し反応硬
化ガラスとする。分級において#300メッシュよりも
粗いメッシュを使用すると平均粒径の大きな反応硬化ガ
ラスとなり、高精度なガラスコーティング膜は出来ない
傾向がある。又、#330メッシュよりも細かいメッシ
ュで分級しても分級操作が煩雑になる。In order to uniformly mix the glass frit and the high-purity boron oxide powder, the glass frit is uniformly dispersed in an aqueous solution of boron oxide in which the boron oxide powder is dissolved and dispersed in ion-exchanged water, and then the hot plate is used. Alternatively, the water is removed by stirring while heating with a mantle heater or the like. Further, after removing excess water in a drying oven, it is pulverized and classified with # 16 mesh. Mix the classified glass frit and boron oxide at 1000 to 1100 ° C.
The glass frit and the boron oxide are reacted by firing at the temperature of 2 hours. At a temperature lower than 1000 ° C., the reaction between glass frit and boron oxide is insufficient,
If the temperature is higher than 0 ° C., the glass frit and boron oxide will react and melt, which is inappropriate. After firing, it is ground with a ball mill and classified with # 330-300 mesh to obtain reaction-cured glass. If a mesh coarser than # 300 mesh is used in the classification, a reaction-hardened glass having a large average particle diameter is obtained, and a highly accurate glass coating film tends not to be formed. Moreover, the classification operation becomes complicated even if the mesh is classified with a finer mesh than the # 330 mesh.
【0080】上述のようにして得られた反応硬化ガラス
にホウ化珪素を加え、更に分散媒としてエタノール、結
合剤として2重量%メチルセルロース水溶液をボールミ
ルで3〜6時間混合しスラリー(ガラス膜形成用スラリ
ー)とする。十分な黒色ガラス膜とするために、反応硬
化ガラスにホウ化珪素を添加しているが、黒色にする必
要がない場合にはホウ化珪素を添加しない。加えるホウ
化珪素としては、四ホウ化珪素が好ましく、六ホウ化珪
素、十二ホウ化珪素若しくはこれらの混合物ないし複合
体(固溶体を含む)等の他のホウ化珪素化合物、又は二
ケイ化モリブデンは、黒色の発色が四ホウ化珪素ほど良
好ではないが用いることができる。四ホウ化珪素は特殊
なホウ化珪素化合物であるが、米国 CERAC社のB
−1088というグレードで得られる。Silicon boride was added to the reaction-cured glass obtained as described above, and ethanol as a dispersion medium and a 2 wt% methylcellulose aqueous solution as a binder were mixed in a ball mill for 3 to 6 hours to prepare a slurry (for forming a glass film). Slurry). Silicon boride is added to the reaction-cured glass in order to obtain a sufficient black glass film, but silicon boride is not added when it is not necessary to make the glass black. As silicon boride to be added, silicon tetraboride is preferable, and other silicon boride compounds such as silicon hexaboride, silicon dodecaboride or a mixture or complex thereof (including solid solution), or molybdenum disilicide. Can be used although the black color is not as good as that of silicon tetraboride. Silicon tetraboride is a special silicon boride compound.
Obtained in a grade of -1088.
【0081】ホウ化珪素(特に四ホウ化珪素を主体とす
るもの)は反応硬化ガラスとホウ化珪素化合物との総量
に対し、2.5重量%以上となるように調合する。ホウ
化珪素化合物の添加率が2.5重量%よりも低い場合に
は、黒色の発色や所定の光学特性が得られない等の傾向
がある。また、四ケイ化ホウ素等の珪素ホウ化物は特殊
なケイ化ホウ素化合物であり、高価な原料であるので余
り多量に用いることは経済的に得策でなく、最も望まし
いのは2.5〜5.0重量%である。Silicon boride (particularly silicon tetraboride as a main component) is prepared so as to be 2.5% by weight or more based on the total amount of the reaction-cured glass and the silicon boride compound. If the addition rate of the silicon boride compound is lower than 2.5% by weight, there is a tendency that a black color is formed or predetermined optical characteristics cannot be obtained. Further, since silicon tetraboride such as boron tetrasilicide is a special boron silicide compound and is an expensive raw material, it is not economically advantageous to use it in a large amount, and the most desirable one is 2.5 to 5. It is 0% by weight.
【0082】スラリーとするための分散媒としては有機
溶媒が相応しい。ガラス膜を施工する軽量耐火物は高気
孔率であり、特に80〜90%以上の気孔率のものをも
意図しており、多量の分散媒を吸収するが、水等の蒸発
温度の高い分散媒では、軽量耐火物中に浸入した分散媒
が蒸発し難く、乾燥又はガラス膜形成工程における熱処
理時(ガラス焼き付け時)にガラス膜を破損する傾向が
ある。また、水等の分散媒を使用した場合には、四ホウ
化珪素と反応、分解してしまう可能性があり不適切であ
る。以上の点、及びガラスフリットの親和性、入手の容
易さから本発明の実施例では分散媒としてエタノールを
選択したが、その他メタノール、イソプロピルアルコー
ル等の揮発性有機溶媒を用いることもできる。An organic solvent is suitable as a dispersion medium for forming a slurry. Lightweight refractories with glass membranes have a high porosity, especially those with a porosity of 80 to 90% or more are intended to absorb a large amount of dispersion medium, but have a high evaporation temperature such as water. With the medium, the dispersion medium that has penetrated into the lightweight refractory is difficult to evaporate, and the glass film tends to be damaged during heat treatment (glass baking) in the drying or glass film forming step. Further, when a dispersion medium such as water is used, it may react with silicon tetraboride and decompose, which is inappropriate. Although ethanol was selected as the dispersion medium in the examples of the present invention in view of the above points, the affinity of the glass frit, and the ease of availability, other volatile organic solvents such as methanol and isopropyl alcohol can also be used.
【0083】スラリーを軽量耐火物にコーティングして
得られるガラスペースト膜の(焼成までの)保形のため
有機バインダを用いるが、一例としてメチルセルロース
水溶液が添加される。メチルセルロース水溶液の濃度は
特に制限はないが、濃度が高いと調合しにくいため不利
である。本発明の実施例では標準的な2重量%のメチル
セルロース水溶液を採用した。なお、一般的にメチルセ
ルロース水溶液は基本的にはエタノールに溶解(混溶)
しないため、米国 3M社製のメトセルE、F、J、K
や信越化学製SHタイプのような有機溶剤への溶解性を
改善したヒドロキシプロピル基を有したメチルセルロー
スが望ましい。フリットスラリーの保形用の有機バイン
ダとしてはその他エチルセルロース、ポリビニルアルコ
ール等の公知のものを用いることができる。An organic binder is used for shape retention (up to firing) of the glass paste film obtained by coating the slurry on a lightweight refractory, and an aqueous solution of methylcellulose is added as an example. The concentration of the aqueous methylcellulose solution is not particularly limited, but if the concentration is high, it is difficult to prepare and it is disadvantageous. In the examples of the present invention, a standard 2% by weight aqueous solution of methylcellulose was adopted. In general, the aqueous methyl cellulose solution is basically dissolved in ethanol (mixed)
Not to do so, Methocel E, F, J, K manufactured by 3M Company in the United States
Methyl cellulose having a hydroxypropyl group, which has improved solubility in an organic solvent, such as SH type manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. is preferable. As the organic binder for retaining the shape of the frit slurry, other known materials such as ethyl cellulose and polyvinyl alcohol can be used.
【0084】上述のようにして得られたスラリーはスプ
レーガンに充填し、コンプレッサー圧力を4kgf/c
m2以下、スプレーガンのトリガーを引いた際の圧力を
3kgf/cm2以下となるように設定する。これ以上
の圧力でスプレーコーティングを行うと、用いた汎用ス
プレーガンの場合においては、スプレーガンから圧縮空
気によりコーティング面が波打ち、高精度なコーティン
グ膜を施工することができないおそれがあるので注意を
要する。スラリーをコーティングする軽量耐火物は予め
スラリーに用いるエタノールと同一のエタノールで十分
に湿らせておくことが好ましい。軽量耐火物は多孔質の
ため乾燥したままスプレーコーティングすると溶媒であ
るエタノールのみが軽量耐火物中に吸収され、コーティ
ング面を荒らしてしまうことになろう。The slurry obtained as described above was filled in a spray gun, and the compressor pressure was set to 4 kgf / c.
m 2 or less, to set the pressure when the trigger is pulled the spray gun so that the 3 kgf / cm 2 or less. If spray coating is performed at a pressure higher than this, in the case of a general-purpose spray gun used, care should be taken as the compressed air from the spray gun may cause the coating surface to wavy and it may not be possible to apply a highly accurate coating film. . It is preferable that the lightweight refractory to be coated with the slurry be sufficiently wet with the same ethanol as that used for the slurry in advance. Since the lightweight refractory is porous, spray coating it while it is dry will only absorb ethanol, which is the solvent, into the lightweight refractory, which will roughen the coating surface.
【0085】スプレーコーティング後、室温で所定時間
(例えば16時間以上)乾操しエタノールを除去した後
に、所定温度(例えば70℃)のオーブン中でさらに
(例えば3時間以上)乾燥し、残余の溶媒(エタノー
ル)を十分に除去する。After the spray coating, the product was dried at room temperature for a predetermined time (for example, 16 hours or more) to remove ethanol, and then dried in an oven at a predetermined temperature (for example, 70 ° C.) (for example, 3 hours or more), and the remaining solvent was used. Sufficiently remove (ethanol).
【0086】上述のようにして被覆第1層(反応硬化ガ
ラス粒子、ホウ化珪素及びメチルセルロースを含有して
成る乾燥層)を形成した軽量耐火物に、前記スラリー
(ガラス膜形成用スラリー)を乾燥させて粉末状(好ま
しい粒径は1〜50μm、より好ましい粒径は1〜30
μm)に加工して得られた粉体を圧着する。前記スラリ
ーから前記粉末を得る際の乾燥温度は、好ましくは40
〜100℃(より好ましくは50〜70℃)にする。欠
陥を有する軽量耐火物の場合、好ましくは前記欠陥を被
覆する厚さ(例えば、0.1mm以下)で、前記被覆第
1層の全面に前記粉体から成る被覆第2層を設ける。The above-mentioned slurry (slurry for forming a glass film) is dried on a lightweight refractory having the first coating layer (dry layer containing reaction-cured glass particles, silicon boride and methylcellulose) formed as described above. Powder form (preferable particle size is 1 to 50 μm, more preferable particle size is 1 to 30)
The powder obtained by processing into (μm) is pressed. The drying temperature for obtaining the powder from the slurry is preferably 40.
To 100 ° C (more preferably 50 to 70 ° C). In the case of a lightweight refractory having defects, a coating second layer made of the powder is preferably provided on the entire surface of the coating first layer with a thickness (for example, 0.1 mm or less) that covers the defects.
【0087】前記被覆第2層を形成した軽量耐火物に前
記スラリーを塗布する。好ましくは、前記スラリーをス
プレーガンに充填し、前記被覆第2層が破壊されない程
度のスプレー圧力(スプレーガンのトリガーを引いた際
の圧力)で、好ましくは2.0〜3.5kgf/cm2
(より好ましくは2.5〜3.0kgf/cm2)で前
記スラリーをスプレーコーティングする。The slurry is applied to the lightweight refractory material having the second coating layer formed thereon. Preferably, the slurry is filled in a spray gun, and the spray pressure is such that the coating second layer is not destroyed (pressure when the trigger of the spray gun is pulled), preferably 2.0 to 3.5 kgf / cm 2.
(More preferably 2.5 to 3.0 kgf / cm 2 ) by spray coating the slurry.
【0088】前記スプレーコーティング後、室温で所定
時間(例えば16時間以上)乾操しエタノールを除去し
た後に、所定温度(例えば70℃)のオーブン中でさら
に(例えば3時間以上)乾燥し、残余の溶媒(エタノー
ル)を十分に除去して表面層を形成する。After the spray coating, the product is dried at room temperature for a predetermined time (for example, 16 hours or more) to remove ethanol, and then dried (for example, 3 hours or more) in an oven at a predetermined temperature (for example, 70 ° C.) to leave the remaining residue. The solvent (ethanol) is sufficiently removed to form the surface layer.
【0089】ガラス膜を形成するための出発材料とし
て、前記反応硬化ガラスと珪素ホウ化物等の黒色顔料を
用いる場合、ガラス膜形成工程における熱処理は、好ま
しくは窒素ガス、アルゴンガス等その他の不活性ガス雰
囲気中での徐加熱、徐冷により行う。When the reaction-cured glass and the black pigment such as silicon boride are used as the starting material for forming the glass film, the heat treatment in the glass film forming step is preferably nitrogen gas, argon gas or other inert gas. It is performed by gradual heating and gradual cooling in a gas atmosphere.
【0090】前記表面層を形成した軽量耐火物を熱処理
してガラス膜を形成するための熱処理温度(ガラス膜の
焼き付け温度)は、好ましくは1200〜1260℃の
保持温度で好ましくは1〜3時間(より好ましくは1〜
2時間)保持して行う。前記保持温度までの昇温速度
は、好ましくは200〜800℃/時間(より好ましく
は500〜650℃/時間)である。前記保持温度から
常温までの降温速度は、980℃以上の温度領域では好
ましくは10〜30℃/時間(より好ましくは15〜2
5℃/時間)であり、980℃未満の温度領域では好ま
しくは200〜800℃/時間(より好ましくは300
〜600℃/時間)である。The heat treatment temperature (the baking temperature of the glass film) for heat-treating the lightweight refractory material having the surface layer formed thereon (the baking temperature of the glass film) is preferably a holding temperature of 1200 to 1260 ° C., preferably 1 to 3 hours. (More preferably 1 to
Hold for 2 hours. The rate of temperature increase up to the holding temperature is preferably 200 to 800 ° C / hour (more preferably 500 to 650 ° C / hour). The rate of temperature decrease from the holding temperature to room temperature is preferably 10 to 30 ° C./hour (more preferably 15 to 2) in the temperature range of 980 ° C. or higher.
5 ° C./hour), and preferably 200 to 800 ° C./hour (more preferably 300 ° C.) in the temperature range of less than 980 ° C.
˜600 ° C./hour).
【0091】[0091]
【実施例】酸化ホウ素粉末(フルウチ化学(株)製 5
N)37gを85℃に加熱したイオン交換水272cc
中に完全に溶解する。この酸化ホウ素水溶液中にエタノ
ール(関東科学製特級試薬)137gとガラスフリット
(コーニングインターナショナル(株)製バイコール#
7930、SiO2:96重量%)400gを加える。
ホットプレートで85℃に保温しながら撹拌し、エタノ
ールと水分を除去する。スラリーの粘性が上がり撹拌で
きなくなったら、70℃のオーブン中で残余のエタノー
ルと水分を除去する。出来上がった乾燥物を粉砕し、#
16メッシュで分級し、シリカ製容器に充填し、110
0℃で2時間焼成する。焼成後、再度粉砕、#330メ
ッシュで分級し反応硬化ガラスとする。Example: Boron oxide powder (Furuuchi Chemical Co., Ltd. 5
N) Deionized water 272 cc obtained by heating 37 g to 85 ° C.
Completely dissolves in. In this aqueous solution of boron oxide, 137 g of ethanol (special grade reagent manufactured by Kanto Kagaku) and glass frit (Vycor # manufactured by Corning International Co., Ltd.)
7930, SiO 2: 96 wt%) is added 400 g.
Stir while keeping the temperature at 85 ° C on a hot plate to remove ethanol and water. When the slurry becomes too viscous to stir, remove residual ethanol and water in an oven at 70 ° C. Crush the finished dried product, #
Classify with 16 mesh and fill a silica container.
Bake at 0 ° C. for 2 hours. After firing, it is ground again and classified with # 330 mesh to obtain a reaction-cured glass.
【0092】反応硬化ガラス234g、四ホウ化珪素
(米国 CERAC社製B−1088)6.0g、エタ
ノール386g、2%メチルセルロース水溶液(メチル
セルロース:信越化学工業(株)製メトローズ65SH
−4500)39.2gをアルミナ玉石とともにアルミ
ナポット中にいれ、5時間ポット架台で混合してガラス
膜を形成するためのスラリーを得る。さらに、このよう
にして得られたガラス膜形成用スラリーの一部を70℃
のオーブンにて乾燥させ、粉末状に加工しておく。234 g of reaction-cured glass, 6.0 g of silicon tetraboride (B-1088 manufactured by CERAC, USA), 386 g of ethanol, 2% aqueous solution of methyl cellulose (methyl cellulose: Metroze 65SH manufactured by Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.)
-4500) 39.2 g is put into an alumina pot together with alumina boulders, and mixed for 5 hours on a pot stand to obtain a slurry for forming a glass film. Further, a part of the thus obtained slurry for forming a glass film is heated to 70 ° C.
It is dried in an oven and processed into powder.
【0093】上記の方法にて混合して得られた、ガラス
膜形成用スラリーをスプレーガンに充填し、コンプレッ
サー圧力:3.0kgf/cm2、スプレー圧力:2.
5kgf/cm2で、図1に示すような少し湾曲した板
状(厚さおよそ25mm、幅(短辺)200mm、長さ
(長辺)250mm)の軽量耐火物の上端面(曲率半径
Rが1000mmの凸面)、及び4側面の合計5面にコ
ーティングを行ない、凹面にはコーティングしない。そ
の際、コーティングの前処理としてエタノールで軽量耐
火物表面を十分に湿らせておく。The glass film forming slurry obtained by mixing by the above method was filled in a spray gun, and the compressor pressure was 3.0 kgf / cm 2 , and the spray pressure was 2.
At 5 kgf / cm 2 , a slightly curved plate-like (thickness of about 25 mm, width (short side) 200 mm, length (long side) 250 mm) lightweight refractory upper end surface (curvature radius R is as shown in FIG. 1). The coating is applied to a total of 5 surfaces (1000 mm convex surface) and 4 side surfaces, and the concave surface is not coated. At that time, the surface of the lightweight refractory material is sufficiently wetted with ethanol as a pretreatment for coating.
【0094】続いて、軽量耐火物の全面に前記ガラス膜
形成用スラリーを厚さ0.1〜0.3mmに均一にスプ
レーした後、コーティング表面のエタノールが完全に蒸
発するまで室温で乾燥させる。そこで、軽量耐火物の表
面形状調整工程として、前記ガラス膜形成用スラリーを
乾燥させて得られた粉末(形状調整材)を、軽量耐火物
の補修すべき欠陥部分のみならず、コーティング面すべ
てに均一に振りかけ、指先(ビニール手袋着用)で丁寧
にコーティング面が平らになるように仕上げる。続い
て、スプレー圧力を1.0kgf/cm2に減圧して全
面を十分に湿らせた後、所定の厚さになるまでスプレー
圧力を2.5kgf/cm2として前記ガラス膜形成用
スラリーのコーティングを行う。Subsequently, the glass film forming slurry is uniformly sprayed onto the entire surface of the lightweight refractory material to a thickness of 0.1 to 0.3 mm, and then dried at room temperature until the ethanol on the coating surface is completely evaporated. Therefore, in the surface shape adjusting step of the lightweight refractory, the powder (shape adjusting material) obtained by drying the slurry for forming the glass film is applied not only to the defective portion to be repaired on the lightweight refractory but also to the entire coating surface. Sprinkle it evenly and carefully finish it with your fingertips (wearing vinyl gloves) so that the coating surface is flat. Subsequently, the spray pressure was reduced to 1.0 kgf / cm 2 to sufficiently moisten the entire surface, and then the spray pressure was adjusted to 2.5 kgf / cm 2 until a predetermined thickness was reached, and the slurry for forming the glass film was coated. I do.
【0095】コーティング後、室温で16時間乾燥し、
70℃のオーブン中で3時間乾燥する。乾燥後の軽量耐
火物は雰囲気炉中に設置し、加熱30分前から雰囲気炉
に窒素ガスを10リットル/分で供給し、雰囲気炉中の
雰囲気を窒素に置換する。ガス流入30分後、加熱を開
始し、610℃/hr.で昇温し、1215℃で1時間
30分保持後、600℃/hr.で炉冷する。前記軽量
耐火物としては、後述の軽量耐火物の製造方法により得
られたものであって、さらに表面を平面研削盤で機械加
工して滑らかにしたものを用いた。After coating, it was dried at room temperature for 16 hours,
Dry in an oven at 70 ° C. for 3 hours. The dried lightweight refractory material is placed in an atmosphere furnace, and nitrogen gas is supplied to the atmosphere furnace at a rate of 10 liters / minute from 30 minutes before heating to replace the atmosphere in the atmosphere furnace with nitrogen. After 30 minutes of gas inflow, heating was started and 610 ° C./hr. After heating at 1215 ° C. for 1 hour and 30 minutes, 600 ° C./hr. Cool in the furnace. The light-weight refractory material was obtained by the method for producing a light-weight refractory material to be described later, and the surface thereof was machined by a surface grinder to be smooth.
【0096】上記本発明の軽量耐火物へのガラス膜のコ
ーティング方法を適用しないで(即ち、上記軽量耐火物
の表面形状調整工程を行わない以外は上記と同様にし
て)軽量耐火物にガラス膜を形成した場合、ガラス膜の
表面の平滑度は、中心線平均粗さRa(JIS B 0
601)で0.3〜0.6程度でしかなかった。また、
ガラス膜の剥離強度は2.6kgf/cm2でしかなか
った。A glass film is formed on a lightweight refractory material without applying the method for coating a lightweight refractory material with a glass film according to the present invention (that is, in the same manner as above except that the step of adjusting the surface shape of the lightweight refractory material is not performed). When the glass film is formed, the smoothness of the surface of the glass film is the center line average roughness Ra (JIS B 0
In 601), it was only about 0.3 to 0.6. Also,
The peel strength of the glass film was only 2.6 kgf / cm 2 .
【0097】これに対し、本発明の軽量耐火物へのガラ
ス膜のコーティング方法を適用した場合のガラス膜の表
面の平滑度は、前記中心線平均粗さRaで0.005〜
0.2にすることができた。また、ガラス膜の剥離強度
は、4.3kgf/cm2に向上させることができた。
このように剥離強度が向上した理由は、前記表面形状調
整工程においてガラス膜形成用スラリーを乾燥させて得
られた乾燥粉末を軽量耐火物に圧着したので、軽量耐火
物の内部に表面の気孔から前記乾燥粉末(乾燥粉末の粒
子)が入り込んでおり、軽量耐火物にガラス膜を形成し
た後にガラス膜と軽量耐火物との接触面積が増加したた
めと考えられる。なお、軽量耐火物からのガラス膜の剥
離強度は、次のようにして測定した。On the other hand, the smoothness of the surface of the glass film when the method for coating a lightweight refractory material with a glass film according to the present invention is 0.005 in terms of the center line average roughness Ra.
It was possible to set it to 0.2. Further, the peel strength of the glass film could be improved to 4.3 kgf / cm 2 .
The reason why the peeling strength is improved in this way is that the dry powder obtained by drying the glass film forming slurry in the surface shape adjusting step is pressure-bonded to the lightweight refractory, so that the inside of the lightweight refractory is covered with pores on the surface. It is considered that the dry powder (particles of the dry powder) was mixed in, and the contact area between the glass film and the lightweight refractory increased after the glass film was formed on the lightweight refractory. The peel strength of the glass film from the lightweight refractory material was measured as follows.
【0098】〈剥離強度測定方法〉ガラス膜を形成した
軽量耐火物の、前記ガラス膜側に接着剤を介して第1の
治具を接着すると共に、軽量耐火物側にも接着剤を介し
て第2の治具を接着し、前記ガラス膜と前記軽量耐火物
の界面に対して直角方向に前記第1の治具と前記第2の
治具を引っ張り、剥離強度を測定する。<Peeling Strength Measuring Method> While adhering the first jig to the glass film side of the light-weight refractory material via the adhesive, and also to the light-weight refractory side via the adhesive agent. A second jig is adhered, the first jig and the second jig are pulled in a direction perpendicular to the interface between the glass film and the lightweight refractory, and the peel strength is measured.
【0099】〈軽量耐火物の製造方法〉シリカ非晶質繊
維(米国Shuller社製Q-Fiber、純度:99.7重量%
SiO2、真比重:2.0g/cm3、繊維径:2μm)
600gをpH1の塩酸水溶液35l中に攪拌モータを
用いて分散させ、強酸水溶液を除去した。強酸水溶液を
除去したシリカ非晶質繊維に脱イオン水を35l加え、
攪拌モータで20分間分散、分散液を除去する操作を2
回繰り返した。<Method for manufacturing lightweight refractory material> Silica amorphous fiber (Q-Fiber manufactured by Shuller Co., USA, purity: 99.7% by weight)
SiO 2 , true specific gravity: 2.0 g / cm 3 , fiber diameter: 2 μm)
600 g was dispersed in 35 l of hydrochloric acid aqueous solution of pH 1 using a stirring motor to remove the strong acid aqueous solution. 35 l of deionized water was added to the silica amorphous fiber from which the strong acid aqueous solution was removed,
Disperse with a stirring motor for 20 minutes and remove the dispersion liquid.
Repeated times.
【0100】アルミナ繊維(英国ICI社製SAFFI
L、純度:96重量%Al2O3、真比重:3.2g/c
m3、繊維径:3μm)150gもpH1の塩酸水溶液
25l中に攪拌モータを用いて分散させ、強酸水溶液を
除去した。強酸水溶液を除去したアルミナ繊維もシリカ
非晶質繊維と同様に脱イオン水を25l加え、攪拌モー
タで20分間分散、分散液を除去する操作を2回繰り返
した。Alumina fiber (SAFFI manufactured by British ICI
L, purity: 96 wt% Al 2 O 3 , true specific gravity: 3.2 g / c
m 3 and fiber diameter: 3 μm) (150 g) were also dispersed in 25 l of an aqueous hydrochloric acid solution having a pH of 1 using a stirring motor to remove the strong acid aqueous solution. Similarly to the silica amorphous fiber, 25 l of deionized water was added to the alumina fiber from which the strong acid aqueous solution had been removed, and the operation of dispersing with a stirring motor for 20 minutes and removing the dispersion was repeated twice.
【0101】このシリカ非晶質繊維とアルミナ繊維を混
合し、六方晶窒化ホウ素粉末(電気化学工業(株)製デ
ンカボロンナイトライド、平均粒径:7.3μm、酸化
温度:950℃)31.2gを分散させた水溶液1.5
lを加え攪拌モータで30分間混合した後、濃アンモニ
ア水(28%NH3)でpH9.0に調整した。Hexagonal boron nitride powder (denkaboron nitride manufactured by Denki Kagaku Kogyo KK, average particle size: 7.3 μm, oxidation temperature: 950 ° C.) was mixed with the silica amorphous fiber and alumina fiber. 1.5 g of an aqueous solution in which 2 g is dispersed
After adding 1 liter and mixing for 30 minutes with a stirring motor, the pH was adjusted to 9.0 with concentrated aqueous ammonia (28% NH 3 ).
【0102】pH調整後、36×36(cm)の真空成
形機中で脱水、成形体高さを8.5cmまで脱水・成形
し、100℃で乾燥した。乾燥後、成形体を大気雰囲気
中で1300℃×1.5時間焼成し、軽量耐火物を得
た。この軽量耐火物は、嵩密度が0.085g/c
m3、引張強度(厚さ方向)が3.5kgf/cm2、熱
伝導率が0.21W/m・Kである。After adjusting the pH, the product was dehydrated in a 36 × 36 (cm) vacuum forming machine to dehydrate and mold the molded product to a height of 8.5 cm, and dried at 100 ° C. After drying, the molded body was fired in an air atmosphere at 1300 ° C. for 1.5 hours to obtain a lightweight refractory material. This lightweight refractory has a bulk density of 0.085 g / c
m 3 , tensile strength (thickness direction) is 3.5 kgf / cm 2 , and thermal conductivity is 0.21 W / m · K.
【0103】[0103]
【発明の効果】請求項1〜8の軽量耐火物へのガラス膜
のコーティング方法は、軽量耐火物の表面の欠陥を修復
するために、又は、欠陥を有しない軽量耐火物の表面に
所望形状の凸部を設けるために、平均粒径1〜50μm
の形状調整材としての乾燥粒子を軽量耐火物表面に圧着
してその表面形状を調整する表面形状調整工程と、前記
表面形状調整工程で表面形状を調整された軽量耐火物を
熱処理してガラス膜を形成するガラス膜形成工程を含
み、前記形状調整材として、前記ガラス膜形成工程で熱
処理して形成するガラス膜の出発材料を主成分として含
む形状調整材を用いるので、次の基本的な効果を奏する
ことができる。The method for coating a lightweight refractory material with a glass film according to claims 1 to 8 repairs defects on the surface of the lightweight refractory material.
Or on the surface of a lightweight refractory that has no defects
In order to provide a convex portion having a desired shape, the average particle diameter is 1 to 50 μm.
Of dry particles as a shape adjusting material on the surface of lightweight refractory
And a surface shape adjusting step of adjusting the surface shape thereof, and a glass film forming step of forming a glass film by heat-treating the lightweight refractory whose surface shape is adjusted in the surface shape adjusting step, and as the shape adjusting material. Since the shape adjusting material containing as a main component the starting material of the glass film formed by heat treatment in the glass film forming step is used, the following basic effects can be achieved.
【0104】軽量耐火物を被覆するガラス膜を所望の形
状に調整することができるから、ガラス膜の表面に凹凸
がなく表面が平坦な形状のガラス膜を形成してガラス膜
コーティング軽量耐火物の歩留まりを著しく向上させる
ことができる。また、圧着された形状調整材の乾燥粒子
は気孔から軽量耐火物の内部に入り込んでいるから、軽
量耐火物にガラス膜を形成した後にガラス膜(前記圧着
された形状調整材の乾燥粒子は、ガラス膜を形成するた
めの熱処理後にはガラス膜の一部となる)と軽量耐火物
との接触面積が増加し、軽量耐火物へのガラス膜の接着
強度(剥離強度)を向上させることができる。かかる剥
離強度の増加は、軽量耐火物の取り扱い性と耐衝撃性を
向上させる。例えば、スペースシャトルの外面に軽量耐
火物を固定する際のハンドリング性を向上させ取り扱い
時のガラス膜の剥離ないし破損を低減することができ、
また、打ち上げ時や大気圏突入時の耐衝撃性を向上させ
ガラス膜の剥離ないし破損を低減することができる。Since the glass film coating the lightweight refractory can be adjusted to a desired shape, a glass film having a flat surface without unevenness is formed on the surface of the glass film to form a glass film-coated lightweight refractory. The yield can be significantly improved. Further, the dry particles of the shape-adjusting material that has been pressure-bonded have entered the inside of the lightweight refractory from the pores, so after forming a glass film on the lightweight refractory, a glass film (the dry particles of the pressure-adjusting shape-adjusting material, After heat treatment for forming the glass film, it becomes a part of the glass film) and the contact area with the lightweight refractory increases, and the adhesion strength (peel strength) of the glass film to the lightweight refractory can be improved. . Such an increase in peel strength improves the handleability and impact resistance of the lightweight refractory material. For example, it is possible to improve handling when fixing a lightweight refractory to the outer surface of the space shuttle and reduce peeling or breakage of the glass film during handling,
Further, it is possible to improve impact resistance at the time of launching or entering the atmosphere, and reduce peeling or breakage of the glass film.
【0105】請求項2〜8の軽量耐火物へのガラス膜の
コーティング方法は、それぞれの請求項で特定する構成
をさらに具備するので、上記基本的な効果がより一層顕
著である。Since the method for coating a lightweight refractory material with a glass film according to claims 2 to 8 further comprises the constitutions specified in the claims, the above-mentioned basic effects are more remarkable.
【0106】請求項1に記載の軽量耐火物へのガラス膜
のコーティング方法に適用される請求項10の形状調整
材は、ガラスフリット及び前記ガラスフリットの結晶抑
制剤を焼成して得られた反応硬化ガラスを主成分として
含有するので、本発明の軽量耐火物へのガラス膜のコー
ティング方法に好適に使用することができる。 A glass film for a lightweight refractory material according to claim 1.
The shape adjusting material according to claim 10 applied to the coating method, since it contains the reaction curing glass obtained by firing a crystal inhibitor of glass frit and the glass frit as the main component, a lightweight refractory of the present invention It can be suitably used for a method of coating a glass film on an object.
【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]
【図1】ガラス膜をコーティングする対象である少し湾
曲した板状の軽量耐火物を厚さ方向に対して直角の方向
から見た図である。FIG. 1 is a view of a slightly curved plate-shaped lightweight refractory to be coated with a glass film, as seen from a direction perpendicular to the thickness direction.
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 加藤 真示 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)発明者 矢野 賢司 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)発明者 堀見 和弘 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)発明者 加藤 芳基 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)発明者 磯谷 孝充 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)発明者 日吉 正和 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (72)発明者 福井 隆光 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番 36号 株式会社ノリタケカンパニーリミ テド内 (56)参考文献 特開 平11−199352(JP,A) 特開 平7−291770(JP,A) 特開 平5−221755(JP,A) 特開 昭63−72786(JP,A) 特開 昭59−174585(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) C04B 41/80 - 41/91 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Shinji Kato 3-36 Noritake Shincho, Nishi-ku, Nagoya-shi, Aichi Noritake Company Limited Limited 36-72 (72) Kenji Yano Kenji Yano, Nishi-ku, Nishi-ku, Aichi No. 1-36 Noritake Company Limited (72) Inventor Kazuhiro Horimi No. 1-336 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya-shi Aichi Prefecture Noritake Company Limited (72) Inventor Yoshimoto Kato Aichi Noritake Company Limited 3-chome 1-36, Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya (72) Inventor Takamitsu Isoya 3-36 Noritake Shincho, Nishi-ku, Nagoya-shi, Aichi Prefecture Noritake Company Limited (72) Inventor Masakazu Hiyoshi 3-1, 36 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya-shi, Aichi Noritake Company Limited (72) Inventor Takamitsu Fukui 3-36 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya-shi, Aichi Noritake Company Limited (56) Reference Japanese Patent Laid-Open No. 11-199352 (JP, A) JP-A-7-291770 (JP, A) JP-A-5-221755 (JP, A) JP-A-63-72786 (JP, A) JP-A-59-174585 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) C04B 41/80-41/91
Claims (10)
に、又は、欠陥を有しない軽量耐火物の表面に所望形状
の凸部を設けるために、平均粒径1〜50μmの形状調
整材としての乾燥粒子を軽量耐火物表面に圧着してその
表面形状を調整する表面形状調整工程と、 前記表面形状調整工程で表面形状を調整された軽量耐火
物を熱処理してガラス膜を形成するガラス膜形成工程を
含み、 前記形状調整材として、前記ガラス膜形成工程で熱処理
して形成するガラス膜の出発材料を主成分として含む形
状調整材を用いることを特徴とする軽量耐火物へのガラ
ス膜のコーティング方法。1. To repair defects on the surface of a lightweight refractory material
Or a desired shape on the surface of a lightweight refractory without defects
The shape of the average particle size of 1 to 50 μm
A surface shape adjusting step of pressing dry particles as a conditioning material onto the surface of the lightweight refractory material to adjust the surface shape, and a heat treatment of the lightweight refractory material whose surface shape is adjusted in the surface shape adjusting step. A light weight including a glass film forming step of forming a glass film, wherein the shape adjusting material is a shape adjusting material containing as a main component a starting material of a glass film formed by heat treatment in the glass film forming step. A method for coating a refractory with a glass film.
の乾燥粒子を圧着する軽量耐火物として、ガラス膜を形
成するための出発材料と有機バインダを含有して成る被
覆第1層を有する軽量耐火物を用いることを特徴とする
請求項1に記載の軽量耐火物へのガラス膜のコーティン
グ方法。2. A light weight refractory having a coating first layer containing a starting material for forming a glass film and an organic binder as a light weight refractory to which dry particles of the shape control material are pressure-bonded in the surface shape adjusting step. 2. The method for coating a lightweight refractory material with a glass film according to claim 1, wherein the material is used.
1層を介して前記軽量耐火物に前記形状調整材の乾燥粒
子を圧着することを特徴とする請求項2に記載の軽量耐
火物へのガラス膜のコーティング方法。3. The lightweight refractory material according to claim 2, wherein dry particles of the shape regulating material are pressure-bonded to the lightweight refractory material through the coating first layer in the surface shape adjusting step. Glass coating method.
の表面の欠陥ないし前記欠陥を被覆する前記被覆第1層
の凹所に前記形状調整材の乾燥粒子を圧着して充填する
充填工程を含むことを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載の軽量耐火物へのガラス膜のコーティング方
法。4. The surface shape adjusting step is a filling step of filling dry particles of the shape adjusting material by pressure bonding into defects on the surface of the lightweight refractory material or recesses of the coating first layer for covering the defects. 4. The method for coating a lightweight refractory material with a glass film according to claim 1, comprising:
に前記形状調整材の乾燥粒子を圧着して前記形状調整材
の乾燥粒子を含有して成る被覆第2層を形成する被覆第
2層形成工程を含むことを特徴とする請求項1〜4のい
ずれかに記載の軽量耐火物へのガラス膜のコーティング
方法。5. The coating second step of forming the coating second layer comprising the dry particles of the shape adjusting material by pressure bonding dry particles of the shape adjusting material to the lightweight refractory in the surface shape adjusting step. The method for coating a lightweight refractory material with a glass film according to any one of claims 1 to 4, further comprising a layer forming step.
軽量耐火物表面に圧着した後に、ガラス膜を形成するた
めの出発材料と有機バインダを含有して成る表面層を形
成する表面層形成工程を含み、前記表面層におけるガラ
ス膜を形成するための出発材料は前記被覆第1層のガラ
ス膜を形成するための出発材料と同一のものを主成分と
して含有することを特徴とする請求項2〜5のいずれか
に記載の軽量耐火物へのガラス膜のコーティング方法。6. The surface shape adjusting step removes the dried particles.
A surface layer forming step of forming a surface layer comprising a starting material for forming a glass film and an organic binder after pressure bonding to the surface of the lightweight refractory, and a starting layer for forming the glass film in the surface layer. The glass film for a lightweight refractory material according to any one of claims 2 to 5, characterized in that the material contains, as a main component, the same starting material for forming the glass film of the coating first layer. Coating method.
び前記ガラスフリットの結晶抑制剤を焼成して得られた
反応硬化ガラスを主成分として含有する形状調整材を用
いることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の
軽量耐火物へのガラス膜のコーティング方法。7. The shape adjusting material containing a glass frit and a reaction hardening glass obtained by firing a crystal inhibitor of the glass frit as a main component is used as the shape adjusting material. 7. The method for coating a lightweight refractory material with a glass film according to any one of to 6.
とする高気孔率軽量耐火物を用いることを特徴とする請
求項1〜7のいずれかに記載の軽量耐火物へのガラス膜
のコーティング方法。8. The lightweight refractory according to claim 1, wherein the lightweight refractory comprises a high porosity lightweight refractory containing inorganic fibers as a main component. Method.
物へのガラス膜のコーティング方法により軽量耐火物に
ガラス膜を形成して成ることを特徴とするガラス膜コー
ティング軽量耐火物。9. A lightweight refractory coated with a glass film, which is formed by forming a glass film on the lightweight refractory by the method for coating a lightweight refractory according to any one of claims 1 to 8.
の結晶抑制剤を焼成して得られた反応硬化ガラスを主成
分として含有することを特徴とする請求項1に記載の軽
量耐火物へのガラス膜のコーティング方法に適用される
形状調整材。10. A light refractory material according to claim 1, which contains a glass frit and a reaction-cured glass obtained by firing a crystal inhibitor of the glass frit as a main component. A shape adjusting material applied to a method of coating a glass film on a glass.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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| JP01788498A JP3517577B2 (en) | 1998-01-14 | 1998-01-14 | Coating method of high precision glass film on lightweight refractory |
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| JPH11199353A JPH11199353A (en) | 1999-07-27 |
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