Indeterminate composition |
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申请号 | JP2011263412 | 申请日 | 2011-12-01 | 公开(公告)号 | JP2013112600A | 公开(公告)日 | 2013-06-10 |
申请人 | Nichias Corp; ニチアス株式会社; | 发明人 | YONAIYAMA MASARU; MIHARA TETSUYA; KISHIKI TOMOHIKO; ISHIHARA TETSUYA; | ||||
摘要 | PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an indeterminate composition containing a biosoluble fiber excellent in fire resistance and biosolubility, and having a practical characteristic.SOLUTION: This pasty indeterminate composition contains an inorganic fiber having the following composition and not coated with a coating layer, an inorganic binder and a solvent, and can contain inorganic powder not containing an acicular crystal structure, wherein the ratio of the inorganic fiber to the inorganic powder is expressed as follows: inorganic fiber:inorganic powder=100:0 to 10:90, and the indeterminate composition does not contain a pH adjusting agent and an organic fiber. [composition of inorganic fiber]: SiO66-82 wt.%, CaO 10-34 wt.%, MgO ≤3 wt.%, AlO≤5 wt.%, total of SiO, CaO, MgO and AlO≥98 wt.%. | ||||||
权利要求 | 以下の組成の被覆層で被覆されていない無機繊維、無機バインダー及び溶媒を含み、 さらに針状結晶構造を含まない無機粉体を含むことができ、 前記無機繊維と無機粉体との割合が、無機繊維:無機粉体=100:0〜10:90であり、 pH調整剤と有機繊維は含まない、ペースト状不定形組成物。 [無機繊維の組成] SiO 2 66〜82重量% CaO 10〜34重量% MgO 3重量%以下 Al 2 O 3 5重量%以下 SiO 2 、CaO、MgO、Al 2 O 3の合計 98重量%以上 前記無機粉体を含む請求項1記載の不定形組成物。 前記無機粉体が、大気雰囲気中で1500℃以上の融点を有する請求項2記載の不定形組成物。 前記無機粉体が、シリカ、アルミナ、ムライト、ジルコン、ジルコニア、チタニア、粘土鉱物、カルシア及びマグネシアから選択される1種又は2種以上からなる請求項2記載の不定形組成物。 前記無機バインダーがコロイドを含む請求項1〜4のいずれか記載の不定形組成物。 前記コロイドがコロイダルシリカである請求項5記載の不定形組成物。 前記コロイダルシリカのpHが9〜11である請求項6記載の不定形組成物。 前記無機バインダーが、コロイダルシリカ、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル及びリン酸アルミニウム水溶液から選択される1種又は2種以上からなる請求項1〜4のいずれか記載の不定形組成物。 前記無機バインダーが、前記無機繊維と前記無機粉体の合計を100重量部としたときに、固形分として1〜30重量部含まれる請求項1〜8のいずれか記載の不定形組成物。 さらに有機バインダーを含む請求項1〜9のいずれか記載の不定形組成物。 前記有機バインダーがアクリルエマルジョン、澱粉及び増粘剤から選択される1種又は2種以上からなる請求項10記載の不定形組成物。 前記有機バインダーが、前記無機繊維と前記無機粉体の合計を100重量部としたときに、固形分として0.1〜20重量部含まれている請求項10又は11記載の不定形組成物。 金属イオンを含まないキレート剤は含まない請求項1〜12のいずれか記載の不定形組成物。 請求項1〜13のいずれか記載の不定形組成物が乾燥した成形物。 |
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说明书全文 | 本発明は、例えば、熱処理装置、工業窯炉内又は焼却炉内の目地材、特に、耐火タイル、断熱レンガ、鉄皮、モルタル耐火物等の隙間を埋める目地材として使用される不定形組成物に関し、より具体的には、特定の生体溶解性無機繊維を含む不定形組成物に関する。 従来、不定形組成物は、ガラス繊維、グラスウール、セラミックウール、ロックウール、アルミナ質繊維、ジルコニア質繊維、シリカ・アルミナ質繊維等の無機繊維を、強化繊維として含有していた。 不定形組成物は、例えば、鏝塗り、スプレー塗り又は注入施工等により、タイル等の隙間に挿入され、目地を形成する。 その際、不定形組成物に含有されている無機繊維は粉塵となって空気中に飛散し、作業者が該粉塵を吸入することとなる。 無機繊維は、人に吸入されて肺に侵入すると健康被害が懸念されるため、現在、無機繊維として生体溶解性繊維を用いる不定形組成物が開発されている(例えば、特許文献1〜5)。 不定形組成物は、通常、製造後保管される。 上述したように炉の補修や目地の形成等に塗布や埋め込まれた後、乾燥する。 その後、炉において高温に晒される。 従って、保管、使用時のペーストの状態のとき、設備等に施工して乾燥した後、さらに設備等の加熱時に、それぞれ以下の実用特性が求められる。 本発明者らは、耐火性、生体溶解性に優れる新規な生体溶解性繊維を開発した(特願2011−59354)。 本発明は、このような耐火性、生体溶解性に優れる生体溶解性繊維を含む、実用特性を有する不定形組成物を提供することをその目的の一つとする。 本発明によれば、以下の不定形組成物が提供される。 本発明によれば、耐火性、生体溶解性に優れる生体溶解性繊維を含む、実用特性を有する不定形組成物を提供することができる。 本発明の不定形組成物は、強化繊維として耐火性、生体溶解性に優れる特定の生体溶解性繊維を含む。 生体溶解性繊維は、MgOを多く含むMgシリケート繊維と、CaOを多く含むCaシリケート繊維に大別できるが、本発明では、Caシリケート繊維を用いる。 生体溶解性繊維は水に溶けやすいため、通常組成物に含まれる水に溶解し、含有成分が溶出する。 それが組成物中の他の成分や、塗布される被対象物等と反応し不都合をもたらす恐れがある。 従って、水に溶けにくいセラミックス繊維を含む組成物は生体溶解性繊維を含む組成物と異なる挙動を示す場合があり、また、生体溶解性繊維の中でも、Mgシリケート繊維を含む組成物とCaシリケート繊維を含む組成物は溶出する成分の種類や量が異なるため、異なる挙動を示す場合がある。 不定形組成物に、Mgシリケート繊維を用いるときは、必要な強度を確保するために、バインダーとして有機繊維を添加するが、Caシリケート繊維は有機繊維の添加は必要ではない。 また、Mgシリケート繊維を用いるときは、pH調整剤(リン酸緩衝液、ホウ酸緩衝液等の緩衝溶液や、酢酸等の酸)の添加が必要である。 pH調整剤を添加しないと、保管中に固化する恐れがあり、乾燥収縮が大きくなる。 しかし、Caシリケート繊維はpH調整剤の添加は必要ではない。 さらに、Mgシリケート繊維を用いるときは、繊維の表面をリン酸塩等で被覆しないと保管中に溶解するが、Caシリケート繊維は被覆は必要ではない。 本発明で用いるCaシリケート繊維は以下の組成を有する。 SiO 2が上記範囲であると耐熱性に優れる。 CaOとMgOが上記範囲であると加熱前後の生体溶解性に優れる。 Al 2 O 3含有量は、例えば、3.4重量%以下又は3.0重量%以下とできる。 また、1.1重量%以上又は2.0重量%以上とできる。 好ましくは0〜3重量%、より好ましくは1〜3重量%である。 この範囲でAl 2 O 3を含むと強度が高くなる。 上記の無機繊維は、他の酸化物として、アルカリ金属酸化物(K 2 O、Na 2 O等)、Fe 2 O 3 、ZrO 2 、P 2 O 5 、B 2 O 3 、TiO 2 、MnO、R 2 O 3 (RはSc,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,Y又はこれらの混合物から選択される)等を1以上含んでもよく、含まなくてもよい。 他の酸化物は、それぞれ、0.2重量%以下又は0.1重量%以下としてよい。 アルカリ金属酸化物は各酸化物を0.2重量%以下としてもよく、アルカリ金属酸化物の合計を0.2重量%以下としてもよい。 また、生体溶解性繊維は、SiO 2 、CaO、MgO、Al 2 O 3の合計を98重量%超又は99重量%超としてよい。 生体溶解性無機繊維は、例えば、40℃における生理食塩水溶解率が1%以上の無機繊維である。 さらに、本発明に用いる繊維は、界面活性剤、分散剤で前処理されていてもよい。 前処理すると表面が滑らかになり、他の成分と混ぜて組成物を製造するとき折れ難く、長い状態で組成物に含まれる。 その結果、施工性の向上や強度が高まり、収縮が少なくなる。 さらに、耐湿性が改善され、保管安定性が良くなる。 無機繊維は、強度の観点から、平均繊維径は通常1〜50μm、好ましくは2〜10μm、特に好ましくは2〜5μmであり、平均繊維長は通常1〜200mm、好ましくは2〜50mmである。 また、無機繊維に含まれる粒径45μm以上のショットの量を10重量%超えとしてもよい。 ショットの量を減らす処理では繊維長が短くなりすぎて加熱収縮、強度等に影響を及ぼす恐れがあるためである。 本発明の不定形組成物に含まれる無機繊維の表面は被覆層で被覆される必要はない。 無機繊維の表面に被覆層を形成する物質としては、リン酸塩、モリブデン化合物、ポリアミジン化合物、エチレンイミン化合物等が挙げられる。 リン酸塩としては、トリポリリン酸アルミニウム、トリポリリン酸ニ水素アルミニウム、メタリン酸アルミニウム、リン酸亜鉛、リン酸カルシウム等が挙げられる。 モリブデン化合物としては、モリブデン酸亜鉛、モリブデン酸アルミニウム、モリブデン酸カルシウム、リンモリブデン酸カルシウム、リンモリブデン酸アルミニウム等が挙げられる。 ポリアミジン化合物としては、アクリルアミド、アクリロニトリル、N−ビニルアクリルアミジン塩酸塩、N−ビニルアクリルアミド、ビニルアミン塩酸塩、N−ビニルホルムアミド共重合体等が挙げられる。 エチレンイミン化合物としては、アミノエチレン、ジメチレンイミン等が挙げられる。 これら被覆層を形成する物質は、1種単独又は2種以上を組み合わせて用いることができる。 本発明の不定形組成物は、上記無機繊維を含み、さらに、適宜、Si,Al及び/又はCaを含む無機粉体や無機バインダー等を含む。 無機粉体は添加してもしなくてもよいが、添加する場合は、耐火性を高めるために、無機粉体の耐熱性は、無機繊維より高いものが望まれる。 無機粉体は、特に限定されないが、好ましくは1100℃以上、より好ましくは1300℃以上、さらに好ましくは1500℃以上の大気雰囲気中での融点を有する。 本発明で用いる無機粉体は針状結晶構造を含まない。 針状結晶構造を有する無機粉末として、ワラストナイト粉末、セピオライト粉末、アタパルジャイド粉末等から選ばれる1種以上を挙げることができる。 無機バインダーとしては、コロイダルシリカ、アルミナゾル、ジルコニアゾル、チタニアゾル、リン酸アルミニウム水溶液等が挙げられる。 無機バインダーは、無機繊維と無機粉体とを合わせた重量を100重量部としたとき、固形分含量で1〜30重量部(好ましくは1〜25重量部、より好ましくは1〜20重量部、さらに好ましくは1〜15重量部、さらにより好ましくは1〜12重量部、特に好ましくは2〜10重量部)含むことができる。 無機繊維と無機粉体は、所望する耐熱性、密度等になるように配合する。 無機繊維が多く、無機粉体が少ないと軽量な不定形組成物が得られやすい。 無機粉体を含む場合であって、無機バインダーとしてコロイダルシリカ、無機粉体としてアルミナを選択した場合は、無機繊維:無機粉体=100:0〜10:90の割合とすることができる。 好ましくは、無機繊維:無機粉体=100:0〜95:5および80:20〜10:90、さらに好ましくは、無機繊維:無機粉体=100:0〜95:5および75:25〜10:90、より好ましくは、100:0および70:30〜10:90、さらにより好ましくは、無機繊維:無機粉体=100:0および65:35〜10:90、もっとも好ましくは、無機繊維:無機粉体=100:0および40:60〜10:90である。 無機粉体を含む場合であって、無機バインダーとしてコロイダルシリカ、無機粉体としてムライトを選択した場合は、無機繊維:無機粉体=100:0〜10:90の割合とすることができる。 好ましくは、100:0〜90:10および70:30〜10:90、さらに好ましくは100:0〜90:10および65:35〜10:90、より好ましくは無機繊維:無機粉体=100:0〜95:5および60:40〜10:90である。 無機粉体を含む場合であって、無機バインダーとしてコロイダルシリカ、無機粉体としてカオリンを選択した場合は、無機繊維:無機粉体=100:0〜10:90の割合とすることができる。 好ましくは、無機繊維:無機粉体=100:0〜80:20および60:40〜10:90、さらに好ましくは100:0〜80:10および50:50〜10:90、より好ましくは無機繊維:無機粉体=100:0〜85:15および50:50〜10:90、さらにより好ましくは100:0〜90:10および40:60〜10:90である。 無機粉体を含む場合であって、無機バインダーとしてコロイダルシリカ、無機粉体としてシリカを選択した場合は、無機繊維:無機粉体=100:0〜10:90である。 無機粉体を含む場合であって、無機バインダーとしてコロイダルシリカ、無機粉体としてジルコン、ジルコニア、チタニアの1以上を選択した場合は、無機繊維:無機粉体=100:0〜10:90である。 無機粉体を含む場合であって、無機バインダーとしてコロイダルシリカ、無機粉体としてカルシア、マグネシアの1以上を選択した場合は、無機繊維:無機粉体=100:0〜10:90の割合とすることができる。 好ましくは70:30〜10:90、より好ましくは60:40〜10:90である。 組成物におけるSiO 2 、CaO、Al 2 O 3の重量比が、例えば、所望する使用温度域で溶融しない範囲となるように、無機繊維、無機粉体、無機バインダーの量を調整してもよい。 本発明の不定形耐火物は、得られる成形体が、好ましくは1100℃加熱後に溶融しない又は収縮率が50%未満となるよう無機繊維、無機粉体、無機バインダーを適宜組み合わせる。 より好ましくは1200℃加熱後に溶融しない又は収縮率が50%未満、さらに好ましくは1300℃加熱後に溶融しない又は収縮率が50%未満となるよう選択する。 収縮率は、好ましくは30%以下、より好ましくは20%以下、さらに好ましくは10%以下、特に好ましくは5%以下である。 本発明の組成物に用いる無機粉体の平均粒子径は、通常0.1〜100μm、好ましくは0.2〜50μm、特に好ましくは0.2〜10μmである。 平均粒子径が0.1μm未満だと、分離し易くなる。 また、平均粒子径が、100μmを超えると、均一に分散し難くなる。 本発明の不定形組成物は、さらに溶媒を含む。 溶媒の含有量は、無機繊維と無機粉体を合わせた含量を100重量部としたとき、通常10〜600重量部(好ましくは20〜400重量部)である。 溶媒を含むことにより、流動性を調節でき、目地の機械的強度、特に曲げ強度が高まる。 含有量が多すぎると不定形組成物のちょう度が高くなるので施工時に組成物がたれ、また、乾燥による目地の収縮が大きくなる恐れがある。 本発明の不定形組成物は、前記無機繊維、無機粉体、無機バインダー、溶媒の他に有機バインダー、添加剤等を含むことができる。 金属イオンを含まないキレート剤は含む必要はない。 有機繊維は無機繊維の保護膜として作用するが、本発明の組成物は有機繊維を含む必要はない。 有機繊維としては、特に制限されず、天然繊維又は疎水処理された合成繊維のいずれであってもよく、天然繊維としては、パルプ、綿、麻等が挙げられ、合成繊維としては、ビニロン、レーヨン、ポリプロピレン、ポリエチレン等が挙げられる。 増粘剤としてヒドロキシエチルセルロース、アクリル酸ナトリウム重合物、ポリエーテルポリオール、アクリル系高分子ポリエステルアミン、エチレンオキサイド、カルボキシルメチルセルロース(CMC)等が挙げられる。 上記無機繊維と無機粉体との合計を100重量部とした場合に、無機バインダーと有機バインダーは合わせた固形分含量は、好ましくは1〜50重量部、より好ましくは1〜30重量部、さらに好ましくは1〜20重量部である。 無機繊維は、ある程度の疎水性を持たせることが、無機繊維を水中に投入した際、急激に沈むことなく、ある程度の時間浮遊することになり、互いのあるいは他の混合材料との混合性がよくなる点で好ましい。 疎水処理とは、繊維の疎水性を向上させる処理のことを指し、疎水処理の方法としては、例えば、繊維の周りを疎水性の薬剤でコーティングする方法が挙げられる。 添加剤としては、分散剤、防腐剤、pH調整剤等を挙げることができる。 防腐剤としては、特に制限されないが、例えば、窒素原子又は硫黄原子を有する無機化合物又は有機化合物等が挙げられ、防腐剤の含有量は、特に制限されないが、無機繊維と無機粉体を合わせた含量100重量部に対して0.1〜5重量部が好ましい。 尚、本発明の組成物は、pH調整剤を含む必要はない。 pH調整剤としては、例えば緩衝溶液又は酸が挙げられる。 緩衝溶液としては、pH4標準溶液であるフタール酸塩標準溶液(セーレンセン緩衝液)、pH7標準溶液である中性リン酸塩標準溶液が挙げられ、酸としては、酢酸、蟻酸等が挙げられる。 pHは4〜8.5程度が好ましい。 分散剤としては、特に制限されず、公知のものが使用できる。 具体的には、カルボン酸類、多価アルコール、アミン類等が挙げられ、分散剤の含有量は、特に制限されないが、無機繊維と無機粉体を合わせた固形分含量100重量部に対して1〜5重量部が好ましい。 増粘剤としては、特に制限されず、公知のものが使用できる。 具体的には、ヒドロキシエチルセルロース、アクリル酸ナトリウム重合物、ポリエーテルポリオール、アクリル系重合高分子ポリエステルアミン、エチレンオキサイド、カルボキシルメチルセルロース(CMC)等が挙げられる。 増粘剤の含有量は、特に制限されないが、無機繊維と無機粉体を合わせた固形分含量100重量部に対して固形分含量0.1〜20重量部が好ましい。 本発明に係る不定形組成物は、各成分を混合・撹拌して製造できる。 本発明に係る成形体は、不定形組成物を成形し乾燥/加熱して得ることができる。 本発明の組成物はペースト状(漆喰)であるため、こてで塗ったり、手で固めたり、圧力銃で散布できる。 本発明の不定形組成物から得られる成形体は耐熱性に優れ、好ましくは1100℃、より好ましくは1300℃、さらに好ましくは1500℃で溶融しない。 具体的には、成形体は、不定形組成物を、JIS R 2553に準じ、長さ160×幅40×高さ40mmに成形し、100℃で24時間加熱乾燥して得る。 この成形体を、炉中、所定温度で24時間加熱したとき、溶融しないことが好ましい。 「溶融」とは、実施例の方法で測定する加熱収縮率が50%以上、もしくは外観上で明らかなガラス化、変形することである。 本発明の不定形組成物の乾燥した後の密度は、通常0.1〜1.5g/cm 3である。 本発明の不定形組成物は、長期安定性、曲げ強度、加熱収縮率の点から、良好な実用特性を有する。 実施例1 表1において、無機繊維Aと無機粉末の量は、無機繊維Aと無機粉末の合計を100重量%としたときの重量%である。 100℃24時間乾燥した後の密度は、それぞれ0.26g/cm 3 、0.44g/cm 3 、0.75g/cm 3 、1.07g/cm 3であり、乾燥収縮はなかった。 密度はJIS A 1116に準じ、寸法体積及び重量を測定して算出した。 比較例1 評価例1 (i)ちょう度 JIS K 2220に準じ、ちょう度計を用いて測定した。 金属カップには内径100mm、内高50mmのものを、円錐には円錐Aを使用した。 (ii)曲げ強度 不定形組成物を、長さ160×幅40×高さ40mmに成形し、100℃で24時間加熱乾燥して断熱材を得た。 (iii)加熱収縮率 不定形組成物を、JIS R 2553に準じ、長さ160×幅40×高さ40mmに成形し、100℃で24時間加熱乾燥して断熱材を得た。 (2)加熱収縮率 製造直後の不定形組成物について、1100℃,1200℃及び1300℃で、24時間加熱した後の収縮率(%)を、上記(1)(iii)と同様にして測定した。 5回測定した平均値を、表4に示す。 不定形組成物1〜4は不定形組成物1'〜4'より収縮率が少ないことが分かる。 (3)曲げ強度 製造直後の不定形組成物について、1100℃,1200℃及び1300℃で、24時間加熱した後の曲げ強度(Mpa)を、上記(1)(ii)と同様にして測定した。 5回測定した平均値を、表5に示す。 不定形組成物1〜4の曲げ強度は不定形組成物1'〜4'とほぼ同じであった。 実施例2 評価例2 実施例3 評価例3 本発明の不定形組成物は、ペースト状であり、目地材、補修材、断熱材として使用できる。 本発明の不定形組成物は、前記無機繊維、無機粉体、無機バインダー、溶媒の他に有機バインダー、添加剤等を含むことができる。 「金属イオンを含まないキレート剤」は含む必要はない。 添加剤としては、分散剤、防腐剤等を挙げることができる。 |