【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]
〔産業上の利用分野〕
本発明は、1000℃以上特に1500℃以上の高温雰
囲気において、軽量で断熱性と容積安定性にすぐ
れた軽量耐火構造材に関する。
〔従来の技術〕
従来、軽量耐火構造材としてはケイ藻土煉瓦
や、アルミナセメントに軽量骨材を配合してなる
キヤスタブル耐火物が知られている。しかし、ケ
イ藻土煉瓦は1000℃以上の耐火性に乏しく断熱性
も十分でなかつた。また、キヤスタブル耐火物は
軽量性と断熱性に難点があつた。
〔発明が解決しようとする問題点〕
本発明者らは、1000℃以上特に1500℃以上の高
温雰囲気において、軽量でかつ断熱性及び容積安
定性に優れ、加工性の良い軽量耐火構造材の開発
について種々検討した結果、アルミナセメントに
耐火骨材、気泡及び無機リチウム化合物を配合し
てなる混練物の硬化体は、すこぶる良好な性質を
示すことを見い出し、本発明を完成するに到つ
た。
〔問題点を解決するための手段〕
すなわち、本発明は、アルミナセメント水和
物、耐火骨材、気泡及び無機リチウム化合物を含
有してなる硬化体からなることを特徴とする軽量
耐火構造材である。
以下、さらに詳しく本発明について説明する。
本発明で使用するアルミナセメントは、結晶質
として、CaO・Al2O3、CaO・2Al2O3及び
12CaO・7Al2O3等を主成分とするものであつて
残分は主に非晶質である。耐火性を向上させるに
は、Al2O3分が約70％以上のハイアルミナセメン
トタイプのものを用いることもできる。
耐火骨材は、熱変化に伴う体積膨張や収縮の少
ないものが好ましく、α−Al2O3、MgO・
Al2O3、3Al2O3・2SiO2、SiO2及びCr2O3等が使
用出来、径0.1mm以下の微粉末を使用した方が気
泡の分散性が良くなる。
気泡は、起泡剤として、アルブミン、ビタミン
Ｂ及びアミラーゼ等を用いて製造したものは分散
性がよい。製法としては、振とう法、撹拌法、送
気法等が採用されるが、比重と気泡径の制御のし
やすさから送気法が好ましい。送気法とは、気体
を細管、多孔板、布質粒子層などを通して気泡剤
含有の液中に導入し、分散気泡または泡沫をつく
る方法である。気泡の径は３mm以下、泡比重0.02
〜0.1ｇ／cm3程度のものを使用する。気泡径が３
mmをこえたり泡比重が該値よりも著しく異なつた
ものであると、混練中に脱泡し断熱性が低下す
る。
無機リチウム化合物は、気泡の分散性と安定性
を改善するために使用する。無機リチウム化合物
は、水溶性の塩であることが好ましく、LiCl、
LiOH及びLi2CO3等があげられ、これらは混練中
に添加することが好ましいが、あらかじめアルミ
ナセメント、耐火骨材及び／又は気泡剤に添加し
ておくこともできる。
以上の材料の混練法には特に制限はない。アル
ミナセメントペースト中に耐火骨材、気泡及び無
機リチウム化合物を配合する方法は一般的である
が、気泡沫中にアルミナセメント、耐火骨材及び
無機リチウム化合物を配合する方法も採用でき
る。混練物を所望形状に成形し常法により硬化さ
せると本発明の軽量耐火構造材が得られる。
配合割合としては、アルミナセメント100重量
部に対し、耐火骨材は最大400重量部、気泡と無
機リチウム化合物は全粉体量100重量部に対し、
それぞれ10〜500重量部と１×10-5〜５重量部程
度である。
〔実施例及び比較例〕
CaO・Al2O3及びCaO・2Al2O3を主鉱物とする
アルミナセメント100重量部に対し、市販の微粉
耐火骨材（微粉末）100重量部を添加混合した後、
水30重量部を加えてスラリーとした。
このスラリーに、表１に示すように、粒径３mm
以下の気泡（泡比重0.3ｇ／cm3）と無機リチウム
化合物の所定量を添加混練し、JIS Ｒ 2521に準
じて成形体を成形して硬化させ、軽量耐火構造体
を得た。その諸物性を表２に示す。
なお、物性の測定は、次の方法により行なつ
た。
１ カサ比重；JIS Ｒ 2614に準じて、400℃で
２時間乾燥後、室温まで放冷し、体積当りの重
量を測定した。
２ 熱伝導率；JIS Ｒ 2618に準じる。
３ 線変化率；JIS Ｒ 2554に準じて、1600℃焼
成前後での線変化率を測定した。
４ 耐火度；JIS Ｒ 2573に準じる。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to a lightweight fireproof structural material that is lightweight and has excellent heat insulation and volumetric stability in a high-temperature atmosphere of 1000°C or higher, particularly 1500°C or higher. [Prior Art] Conventionally, diatomaceous earth bricks and castable refractories made by blending lightweight aggregate with alumina cement have been known as lightweight fireproof structural materials. However, diatomaceous earth bricks lacked fire resistance above 1000℃ and did not have sufficient insulation properties. Castable refractories also have drawbacks in their light weight and heat insulation properties. [Problems to be solved by the invention] The present inventors have developed a lightweight fire-resistant structural material that is lightweight, has excellent heat insulation properties and volumetric stability, and has good workability in high-temperature atmospheres of 1000°C or higher, particularly 1500°C or higher. As a result of various studies, it was discovered that a hardened product made of alumina cement mixed with refractory aggregate, air bubbles, and an inorganic lithium compound exhibits extremely good properties, and the present invention was completed. [Means for Solving the Problems] That is, the present invention provides a lightweight fireproof structural material comprising a hardened body containing alumina cement hydrate, fireproof aggregate, air bubbles, and an inorganic lithium compound. be. The present invention will be explained in more detail below. The alumina cement used in the present invention contains CaO・Al 2 O 3 , CaO・2Al 2 O 3 and
The main component is 12CaO・7Al 2 O 3 , etc., and the remainder is mainly amorphous. To improve fire resistance, a high alumina cement type with an Al 2 O content of about 70% or more can also be used. The refractory aggregate is preferably one that exhibits little volumetric expansion or contraction due to thermal changes, such as α-Al 2 O 3 , MgO.
Al 2 O 3 , 3Al 2 O 3 .2SiO 2 , SiO 2 and Cr 2 O 3 can be used, and the use of fine powder with a diameter of 0.1 mm or less improves the dispersibility of the bubbles. Foam produced using albumin, vitamin B, amylase, etc. as a foaming agent has good dispersibility. As a manufacturing method, a shaking method, a stirring method, an air blowing method, etc. are employed, and the air blowing method is preferable because it allows easy control of specific gravity and bubble diameter. The air supply method is a method in which gas is introduced into a liquid containing a foaming agent through a thin tube, a perforated plate, a cloth particle layer, etc., to create dispersed air bubbles or foam. The diameter of the bubbles is 3mm or less, and the specific gravity of the bubbles is 0.02.
~0.1g/ cm3 should be used. bubble diameter is 3
If it exceeds mm or the foam specific gravity is significantly different from the above value, bubbles will be defoamed during kneading and the heat insulation properties will be lowered. Inorganic lithium compounds are used to improve bubble dispersion and stability. The inorganic lithium compound is preferably a water-soluble salt, such as LiCl,
Examples include LiOH and Li 2 CO 3 , and although it is preferable to add these during kneading, they can also be added to the alumina cement, refractory aggregate, and/or foaming agent in advance. There are no particular restrictions on the method of kneading the above materials. A method of blending a refractory aggregate, air bubbles, and an inorganic lithium compound in alumina cement paste is a common method, but a method of blending alumina cement, a refractory aggregate, and an inorganic lithium compound in air bubbles can also be adopted. The lightweight fireproof structural material of the present invention can be obtained by molding the kneaded material into a desired shape and curing it by a conventional method. The mixing ratio is as follows: 100 parts by weight of alumina cement, up to 400 parts by weight of refractory aggregate, and 100 parts by weight of air bubbles and inorganic lithium compound, per 100 parts by weight of the total powder.
The amounts are approximately 10 to 500 parts by weight and 1×10 −5 to 5 parts by weight, respectively. [Example and Comparative Example] 100 parts by weight of a commercially available fine refractory aggregate (fine powder) was added and mixed to 100 parts by weight of alumina cement whose main minerals are CaO・Al 2 O 3 and CaO・2Al 2 O 3 . rear,
30 parts by weight of water was added to form a slurry. In this slurry, as shown in Table 1, a particle size of 3 mm was added.
The following bubbles (foam specific gravity: 0.3 g/cm 3 ) and a predetermined amount of an inorganic lithium compound were added and kneaded, and a molded article was molded and cured according to JIS R 2521 to obtain a lightweight fireproof structure. Its physical properties are shown in Table 2. The physical properties were measured by the following method. 1. Bulk specific gravity: According to JIS R 2614, after drying at 400°C for 2 hours, it was allowed to cool to room temperature, and the weight per volume was measured. 2 Thermal conductivity; according to JIS R 2618. 3. Linear change rate: According to JIS R 2554, the line change rate was measured before and after firing at 1600°C. 4 Fire resistance: According to JIS R 2573.
【表】【table】
【表】【table】
〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕
本発明の軽量耐火構造体は、1000℃以上特に
1500℃以上の高温雰囲気においても、軽量でかつ
断熱性と容積安定性に優れ、流し込み施工や切削
加工が容易であることから、非鉄鋼関係或いは鉄
鋼関係の高温にさらされる場所の断熱材、遮音
材、耐火構造材等として極めて良好に機能する。
さらには、断熱性が良いことから省エネルギー化
が図れる。
The lightweight fireproof structure of the present invention is particularly suitable for temperatures above 1000°C.
Even in high-temperature environments of 1500℃ or higher, it is lightweight, has excellent insulation properties and volume stability, and is easy to pour and cut, so it is suitable for insulation and sound insulation in non-ferrous and steel-related areas exposed to high temperatures. It functions extremely well as a fireproof structural material, etc.
Furthermore, it can save energy because of its good heat insulation properties.