JPH0789744A - 耐火性、耐水性、ならびに耐酸性の結合剤 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐火性、耐水性、および耐酸性に優れた結合
剤組成物を得る事。 【構成】 ナトリウム系水ガラスあるいはカリウム系水
ガラス、あるいはそれらの混合物から成る珪酸アルカリ
を１０〜９０重量％、マグネシウム、チタンおよび亜
鉛、好ましくは酸化マグネシウムのグループ由来の反応
性金属酸化物を１〜４０重量％、炭酸カルシウムあるい
は炭酸マグネシウム、好ましくはドロマイトを１〜７０
重量％、および、以下必要に応じて珪酸マグネシウム、
長石、化学的活性微粒子石英、珪酸カリウム（あるいは
ナトリウム）アルミニウム、炭酸ナトリウム、陶土、木
質繊維、セメント、石灰石粉末、砂、有機結合剤、水、
あるいはそれらの混合物を含有する硬化組成物から成る
ことを特徴とする耐火性、耐水性、および耐酸性を有す
る結合剤。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本願発明は、珪酸アルカリ、およ
びマグネシウム、チタン、亜鉛、炭酸カルシウム（ある
いはマグネシウム）から成るグループ由来の反応性金属
酸化物、および以下必要に応じ珪酸マグネシウム、長
石、化学的活性微粒子石英、珪酸カリウム（あるいはナ
トリウム）・アルミニウム、炭酸ナトリウム、膨張性パ
ーライト、膨張性陶土、木質繊維、セメント、石灰石粉
末、砂、有機結合剤、あるいはそれらの混合物を含有す
る硬化組成物から成る耐火性、耐水性、および耐酸性を
有する結合剤に関する。

【０００２】

【従来の技術】特許文献中に、珪酸アルカリ、その他の
珪酸塩、酸化物、リン酸塩、および塩化物を含有する配
合物が記載されている。また、それらの成分を本願発明
が用いる成分と配合した組成物について、その反応生成
物が、耐火性材料、接着剤、およびその他の用途、布お
よび紙製品、コンクリート表面およびレカ石表面への耐
水性および耐酸性被覆物に利用され、および耐火力、耐
水力、耐酸力および機械的性質に関して厳しい規格が要
求される用途に利用されている。米国特許Ｎｏ．１，７
６２，９１１は、水ガラス約５０％、金属酸化物約１０
％、および珪酸アルミニウムあるいは陶土約４０％の混
合物から構成される花火シール材の製造に関係してい
る。この特許は、本願発明の結合剤の品質特性に関連す
る様な記載はないが、酸化物と珪酸アルカリとの化合物
の将来の用途について、その基礎となる知見を提供して
いる。米国特許Ｎｏ．１、７５７、４７０は、上記の既
知の酸化物と珪酸アルカリとの化合物の他に、各種ナト
リウム化合物、特にカルシウム化合物の製造において生
成する廃物を含有する耐火性かつ断熱性を有する材料の
製造に関係している。この材料が耐火性および断熱性を
有することは確かな事ではあろうが、該特許中には、そ
れについての明確な記載がない。米国特許Ｎｏ．３、７
０７、３９６は、珪酸アルカリ１００重量部、珪素、鉄
と珪素との化合物、銅と珪素との化合物、カルシウムと
珪素との化合物およびそれらの混合物１〜３５重量部、
粒度１００ミクロン以下の酸素と金属との化合物の表面
が滑かな微粉砕物１〜２５重量部から構成される充填剤
あるいは結合剤の製造に関係している。該特許の本質
は、珪素と金属との化合物および酸素と金属との化合物
の配合、および、添加された珪素化合物が二酸化珪素に
変換して不溶性のアルカリと金属との化合物、あるいは
アルカリと珪酸との化合物を生成する反応によって、珪
素と金属との化合物および酸素と金属との化合物が珪酸
アルカリ結合に与える効果に関係している。該特許によ
れば、その最適効果は、該特許が用いる珪酸化合物およ
び金属酸化物の両方について厳密に定義された微粉砕粒
度を選択する場合に得られる。また、該特許中には、明
確な記載はないが、珪酸アルカリと金属酸化物間の反応
が生成物の耐水力を決定ずけ、一方、珪素と金属との化
合物が生成物の機械的性質を向上させ、また他の耐性力
に影響をおよぼす事を示唆する記述がある。欧州特許出
願Ｎｏ．０、００１、０９１は、珪酸アルカリおよび金
属酸化物から成るポリマー前駆体に関係するもので、該
前駆体は、前反応および段階的乾燥あるいは凝縮工程を
経て成形とプレスに適した材料へと変換される。欧州特
許出願Ｎｏ．０２４０．９４０は、アルミニウム表面に
被覆物を形成し、かつ珪酸アルカリ無機促進剤、および
高分子の水溶性有機混合物から成る親水性フィルム製造
用組成物に関係している。ここで言う無機促進剤は、リ
ン酸アルミニウム、リン酸マグネシウム、三価リン酸、
酸化マグネシウム、酸化亜鉛、および炭酸塩、硫酸塩、
亜硫酸塩、および多価金属から成るグループ由来の混合
物から構成されている。該特許出願の本質は、珪酸アル
カリ、前述の無機促進剤、および前述の有機混合物の配
合に関係している。米国特許Ｎｏ．４、７６２、７５３
は、表面被覆用基礎材として利用される混合物に関係し
ている。該混合物は、固形分含有量４〜１６重量％の水
溶液、珪酸アルカリ２４〜３８重量％、酸化マグネシウ
ム、水酸化マグネシウム、およびそれらの混合物１８〜
２８重量％、酸化チタン７〜１９重量％、雲母２２〜５
３重量％から構成される。該混合物は、金属製物体の表
面に電気絶縁被膜を形成するのに適している。米国特許
願Ｎｏ．４、７８９、６５２は、溶鉱炉ライニング用耐
火性材料に関係し、該材料は、”マグネシアクリンカ
ー”と称される過焼成マグネサイトおよびその他成分を
含む耐火性基礎成分を含有する。該過焼成マグネサイト
は、温度１６００〜１７００℃で製造され、耐火性が高
い点において優れている。該材料は反応性がなく、この
点、温度８００〜９００℃の温度領域での焼成により製
造された酸化マグネシウムとは対称的である。該特許
は、焼成酸化マグネシウムの耐水性の強さおよびその性
質の両方に係わる反応特性を利用している。マグネシア
クリンカーの形の過焼成マグネサイトは、該反応特性を
与えないが、高温負荷時、焼成酸化マグネシウムよりも
有意に優れた性質を示す。該特許においては、少量の焼
成酸化マグネシウムを、非結晶微粒子石英、カンラン
石、長石、およびカスミ石（ネフェリン）等の成分と一
緒に用いることにより過焼成マグネサイトの上記の欠点
を補っている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】前記従来の技術におい
ては、例えば酸化物アルカリ珪酸塩化合物の最近の応用
例の記載がなく、あるいは電気的絶縁性は良好であるが
耐熱性において不十分ある等の欠点があった。従ってこ
の発明は、耐熱性および耐酸性をさらに向上せしめるこ
とを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本願発明は、耐火性、耐
水性、および耐酸性を有する結合剤に関する。本願発明
の結合剤は、珪酸アルカリ、およびマグネシウム、チタ
ン、亜鉛、炭酸カルシウム（あるいはマグネシウム）か
ら成るグループ由来の反応性金属酸化物、および以下必
要に応じカンラン石、長石、化学的活性微粒子石英、珪
酸カリウム（あるいはナトリウム）・アルミニウム、炭
酸ナトリウム、膨張性パーライト、膨張性陶土、セメン
ト、木質繊維、砂、および有機結合剤、あるいはそれら
の混合物から成る硬化組成物であることを特徴とする。

【０００５】水ガラスを含む組成物の構成成分である反
応性酸化マグネシウムおよび／またはチタンおよび／ま
たは亜鉛の反応性酸化物は、硬化生成物の耐水性を向上
させる。しかし、該硬化生成物の耐火性には影響を与
え、高温負荷での反応生成物は粉末化し易く、その粉末
化の程度は、水ガラスに対する酸化マグネシウムの重量
比率（パーセント）、温度、および一部加熱時間によっ
て決まる。本願発明の混合物中の反応性酸化マグネシウ
ム，チタン，亜鉛以外の成分は、最終反応生成物の上述
の粉末化傾向を消失させる。特に、非結晶微粒子石英を
セメントと配合することにより、それら成分が、最終生
成物の固体保持性あるいは安定性の向上に役立つ。

【０００６】ドロマイト（炭酸カルシウム・マグネシウ
ム）は、高温に曝されると炭酸ガスを放出し、該ガスが
火力減衰効果をもたらす。この効果が強火力下で、水ガ
ラスの体積膨張効果と併わさる事が、本願発明の混合
物、およびドロマイト、水ガラスおよび該混合物中のそ
れら以外の成分を一種以上含有する混合物が、高い火力
減衰効果を発揮する上で必須要件となる。ドロマイト
は、最終混合物の粘度を適度に増加させる。

【０００７】カンラン石の形の珪酸マグネシウムは、本
願発明の混合物成分との配合、および該混合物のカンラ
ン石以外の成分の一種以上との配合において、最終生成
物のガスあるいは気泡生成を高める。この効果は、多孔
性最終反応生成物が要求され、更に他の既知の発泡剤と
配合する場合において利用される。カンラン石は、また
最終反応生成物の強度を高め、ポットライフの延長に役
立つ。カンラン石は、最終混合物の粘度を適度に増加さ
せる。

【０００８】本願発明の混合物の成分である長石は、必
要により該混合物の長石以外の成分の一種以上との配合
において、高温負荷最終生成物の械的性質を有意に高め
る。粒度１ないし約５ミクロンの長石および非結晶微粒
子石英は、最終混合物の粒子構造の有効性に対して相互
に補完し合う。長石の成分は、高温負荷において、硬化
生成物のラミック化度を高める。その結果、硬化生成物
の械的性質を向上させる。長石の成分は、最終混合物の
粘度を増加させ、常温における最終混合物の強度を高め
る。

【０００９】非結晶微粒子石英の形の化学反応性微粒子
石英は、本願発明の混合物成分との配合、および必要に
より該混合物の微粒子石英以外の成分の一種以上との配
合において、室温および加熱の両条件下での硬化の場合
に、最終生成物の強度および耐水性を向上させる。常温
および加熱の両条件下での混合物の粘度、硬化時間、ポ
ットライフ、および機械的性質は、非結晶微粒子石英の
粒度の選択により影響される。珪素と二価鉄との化合物
の製造で排出する気体から回収される粉末状の非結晶微
粒子石英は、平均粒度０．１〜０．２ミクロンの最適な
微粒度を与える。

【００１０】カスミ石は、本願発明の混合物成分への添
加、および必要により該混合物のカスミ石以外の成分の
一種以上への添加において、特に長石の成分と関係し
て、最終生成物の耐火性を補強する。カスミ石が実用上
幅広い微粒度を与える事、およびその耐火性が優れてい
る事により、カスミ石は、最終混合物中の固体の粒子構
造全体に係わる調整成分として利用される。

【００１１】洗濯ソーダは、本願発明の混合物成分への
添加、および必要により該混合物の洗濯ソーダ以外の成
分の一種以上への添加において、最終混合物の粘度、硬
化時間、およびポットライフに影響を与え、かつ反応生
成物の安定性を向上させる。膨張陶土および膨張パーラ
イトは、本願発明の混合物成分への添加において、耐酸
性の向上に役立ち、かつ最終反応生成物の単位重量を軽
減する。パーライトは、最も有効な水分吸収剤の一つで
ある。

【００１２】高活性結合剤成分であるセメントは、本願
発明の混合物成分への添加、および必要により該混合物
のセメント以外の成分の一種以上への添加において、該
混合物の硬化を速めるのに役立ち、かつ最終反応生成物
の強度およびその他の安定性を向上させる。セメント
は、最終混合物中の過剰の水分を吸収するので、最終生
成物中の過剰の水分の蒸発除去を不要にする。

【００１３】白亜の形の石灰石粉末は、本願発明の混合
物成分への添加、および必要により該混合物のセメント
以外の成分の一種以上への添加において、白色度の高い
反応生成物を与えるので、その後の染色が自由にでき
る。該組成物を例えばコンクリート様製品の表面被覆形
成に利用した時に、明るく淡い色彩が得られる。

【００１４】砂、好ましくは石英砂は、本願発明の混合
物成分、および必要により該混合物の砂以外の成分の一
種以上の成分と一緒に用いることにより、最終混合物に
対して好ましい粒子構造を与え、かつ最終反応生成物の
硬度を高める。

【００１５】有機結合剤は、最終混合物が例えば木質繊
維等の他の有機成分を含有する組成物であって、かつそ
れが、結合剤あるいは糊料として作用する場合において
用いるのが最適である。この様な場合、有機結合剤の成
分が、最終反応生成物の耐水性および機械的性質に好結
果を与える。有機結合剤の成分、特にエチレングリコー
ルは、最終硬化生成物のひび割れを防止する。

【００１６】

【作用】前記各成分は、例えば反応性酸化マグネシウム
等より成る水ガラスは、硬化生成物の耐水性を向上せし
め、ドロマイトは火焔の進行を抑止し、長石は高温負荷
における機械的性質を改善する等、各成分により総合的
に耐久性を向上せしめる作用がある。

【００１７】

【実施例】

（実施例１）（Ｌａｂ．Ｎｏ．２４１） 連続的に混合する。該混合物は、室温で硬化する。該硬
化生成物は、４０時間後に硬化を完了し、粗い構造を与
える。硬化生成物は、１０日間水に浸漬の後、および凍
結ー解凍のサイクルを繰り返した後において、何ら変化
しない。３３％濃度の塩酸および６０％濃度の酢酸に浸
漬しても変化は認められない。該硬化生成物の一定箇所
に約１０００℃の焔を３０分間あてても、構造の分解は
全く起こらい。コンクリート、レカ石、および煉瓦の表
面に被覆した該混合物は、基板に強固に密着した硬い被
覆物を形成する。かかる被覆物の形成において、該混合
物の粒子構造の全体を最適化するか、もしくは後述の他
の実施例に記載される方法のいずれかを用いることによ
って、ひび割れを防止できる。

【００１８】（実施例２）（Ｌａｂ．Ｎｏ．２７３） 連続的に混合する。該混合物は、室温で硬化する。該硬
化生成物は、実施例１よりも若干良い機械的性質を有す
る。該硬化生成物は、高い耐水力を有する。硬化の前段
階において被覆表面からの剥がれが生じるものの、それ
は数時間で止む。該硬化生成物は、高い耐火力を有し、
約９００℃以上の温度負荷でセラミック状になる。該硬
化生成物の一箇所への約１４００℃の焔射に１時間以上
耐え得る。

【００１９】（実施例３） 該混合物は室温で硬化する。ソーダー型の炭酸ナトリウ
ムは、該混合物のポットライフ延長し、かつ粘度を減少
させる。この場合硬化は若干遅くなる。最終硬化生成物
の性質は実施例１と同様である。該混合物中へポートラ
ンドセメントを約１０重量％用いた場合には、該混合物
のポットライフが５０％以上減少する。この場合、硬化
は速いがポートランドセメントをナトリウム非含有混合
物に添加した場合よりも遅い。

【００２０】（実施例４） 該混合物は、約６０分のポットライフを有する。該混合
物は室温で硬化する。該硬化生成物は実施例１と同様の
機械的性質を有する。該硬化生成物は、９００℃以上の
加熱でセラミック状になり、約１４００℃以上の焔噴射
に１時間耐えることができる。

【００２１】（実施例５）（Ｌａｂ．Ｎｏ．４４２） 酸化マグネシウム（プレミックス）は、成分５の後およ
び８の後の２回に分けて加える。該混合物は、圧力およ
び温度を徐じょに上昇させた状態で硬化する。加圧時間
は１７０℃、４分である。

【００２２】硬化生成物を検査かけた結果、耐火規準ー
クラスＡ２／ＤＩＮ ４１０２に合致する。

【００２３】（実施例６）（Ｌａｂ．Ｎｏ．４４６） 酢酸ビニル（懸濁プレミックス）は、成分７の後と８の
後の２回に分けて加える。該混合物は、圧力および温度
を徐じょに上昇させた状態で硬化する。加圧時間は１８
０℃、４分である。ベンデイ ング ストレングス １
０．５ ＭＰａ、トランスブア ーサル インターナル
ボンド ０．６３ＭＰａ、２時間後の厚さの膨潤率：
２．４％、２４時間後の厚さの膨潤率：６．３％。

【００２４】（実施例７）（ Ｌａｂ．Ｎｏ．３５８） メラミン粉末プレミックスは、木質チップに加えられ、
次いで連続して混合する。混合物は、室温で硬化する。
なお、常温で圧力を徐じょに高めるか、あるいは圧力及
び温度を徐じょに上昇させた状態で硬化させることもで
きる。最終硬化生成物は、実施例２の硬化生成物よりも
３０％，単位重量が軽いが、機械的性質は、実施例２の
硬化生成物よりも劣る。混合を強めることにより機械的
性質を改良することができる。また、軽重量成分の割合
を高めることにより単位重量を更に減少することができ
る。粉砕されたレカ石は、その様な混合物に適した成分
である。

【００２５】（実施例８）（ Ｌａｂ．Ｎｏ．５００） 連続的に混合する。該混合物は室温で硬化する。該硬化
生成物は、水中に２０日間浸漬しても不溶である。凍結
ー解凍のサイクルを２０回行っても変化は認められな
い。また、レカ石表面を被覆した該硬化生成物について
該サイクルを行っても変化は認められない。

【００２６】（実施例９）（ Ｌａｂ．Ｎｏ．５１７） 連続的に混合する。該混合物は室温で硬化する。該硬化
生成物の性質は、実施例２の硬化生成物と同様である
が、該硬化生成物は硬化中にひび割れを生じないので、
レカ石、コンクリート、および煉瓦の表面へ被覆するの
に適している。

【００２７】（実施例１０）（ Ｌａｂ．Ｎｏ．５２
１） 連続的に混合する。該混合物は室温で硬化する。該硬化
生成物は、特にレカ石、コンクリート、および煉瓦等の
基板の表面へ滑らかな被膜を形成するのに適している。
それは、該硬化生成物は、ひび割れせず、また、実施例
１の硬化生成物の性質と同様の性質を有するからであ
る。ただし、該硬化生成物の機械的性質は、実施例１の
それより若干劣るが、上述の基盤表面への被覆には全く
適している。レカ石表面に被覆された該硬化生成物は、
水中に２０間浸漬しても全く不溶である。また、凍結ー
解凍サイクルを２０回行っても、変化は認められない。

【００２８】

【発明の効果】この発明の混合物の反応生成物は、最終
混合物を加圧および加熱することなく硬化させた後にお
いて、強固、かつ、高い耐火性、耐水性および耐酸性を
示。硬化時間の短縮が望まれる場合は、加圧および加熱
下で硬化することができ、また、水分吸収剤およびその
他の充填剤が高含量存在する場合においても、強固な反
応生成物が短時間の加圧で得られる。大気中での硬化が
要求される場合は、水ガラスの形の珪酸アルカリが、加
熱下で、硬い表面を有する壊れ易い反応生成物を与え
る。該反生成物は、耐水性は十分ではないが高い耐火力
を必要とする用途に適する。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｃ０４Ｂ 14:30 14:28 14:04 Ｚ 14:06） Ｚ

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ナトリウム系水ガラスあるいはカリウム
   系水ガラスまたは両者の混合物から成る珪酸アルカリを
   １０〜９０重量％と、マグネシウム、チタンおよび亜鉛
   好ましくは酸化マグネシウムから成るグループ由来の反
   応性金属酸化物を１〜４０重量％、炭酸カルシウム（あ
   るいはマグネシウム）好ましくはドロマイトを１〜７０
   重量％、以下必要に応じ、珪酸マグネシウム、長石、化
   学的活性微粒子石英、珪酸カリウム（あるいはナトリウ
   ム）・アルミニウム、炭酸ナトリウム、膨張性陶土、木
   質繊維、セメント、石灰石粉末、砂、有機結合剤、およ
   び水のいずれか１種またはそれ以上の混合物を含有する
   硬化組成物であることを特徴とする耐火性、耐水性、な
   らびに耐酸性を有する結合剤。
2. 【請求項２】 珪酸マグネシウム好ましくはかんらん石
   （オリブイ ン）を０〜５０重量％含有することを特徴と
   する請求項１記載の耐火性、耐水性、ならびに耐酸性を
   有する結合剤。
3. 【請求項３】 長石、ナトリウム長石、あるいはカルシ
   ウム長石、あるいはカリウム長石を０〜４０重量％含有
   することを特徴とする請求項１または２のいずれか１項
   記載の耐火性、耐水性、ならびに耐酸性を有する結合
   剤。
4. 【請求項４】 化学的活性微粒子石英、非結晶微粒子石
   英を０〜３０重量％含有することを特徴とする請求項１
   から３までのいずれか１項記載の耐火性、耐水性、なら
   びに耐酸性を有する結合剤。
5. 【請求項５】 珪酸カリウム（あるいはナトリウム）・
   アルミニウムを０〜４０重量％含有することを特徴とす
   る請求項１から４までのいずれか１項記載の耐火性、耐
   水性、ならびに耐酸性を有する結合剤。
6. 【請求項６】 炭酸ナトリウム好ましくは洗濯ソーダを
   ０〜１０重量％含有することを特徴とする請求項１から
   ５までのいずれか１項記載の耐火性、耐水性、ならびに
   耐酸性を有する結合剤。
7. 【請求項７】 膨張性パーライトを０〜１０重量％、膨
   張性陶土を０〜３０重量％、木質繊維を０〜４０重量
   ％、セメント好ましくはポートランドセメントを０〜１
   ０重量％、石灰石粉末好ましくは白亜を０〜２０重量
   ％、砂好ましくは石英砂を０〜３０重量％含有すること
   を特徴とする請求項１から６までのいずれか１項記載の
   耐火性、耐水性、ならびに耐酸性を有する結合剤。
8. 【請求項８】 １種あるいはそれ以上の有機結合剤成分
   を０〜４０重量％含有することを特徴とする請求項１か
   ら７までのいずれか１項記載の耐火性、耐水性、ならび
   に耐酸性を有する結合剤。
9. 【請求項９】 有機成分が、尿素樹脂、メラミン、フェ
   ノール、酢酸ビニル、エチレングリコール、レキセイ、
   アクリル樹脂、油に懸濁したアスファルト、トール樹
   脂、あるいはそれら成分の２種あるいはそれ以上の混合
   物である事を特徴とする請求項１から８までのいずれか
   １項記載の耐火性、耐水性、ならびに耐酸性を有する結
   合剤。