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WO1994014721A1 - Materiau isolant refractaire - Google Patents

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WO1994014721A1
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    • Y02W30/50—Reuse, recycling or recovery technologies
    • Y02W30/91—Use of waste materials as fillers for mortars or concrete

Definitions

  • the present invention relates to a refractory / heat insulating material that can be used, for example, as a refractory / heat insulating material.
  • various materials are known as materials having strong and heat insulating properties.
  • concrete is known as a strong material
  • calcium silicate plate, stone threat plate, asbestos (asbestos), glass fiber, rock wool, and the like are used as refractory materials.
  • Slag wool broadly defined ceramic finos (silica fins, ceramic fins, alumina fins, zirconia fi bers, etc.) and monocoat (M0N0K0TE) available from WR Grace. There was something to call.
  • Calcium silicate plate and stone threatening plate are made by mixing cement and stone threatening with water and applying heat.
  • stone threatening plate has a higher calcium content than calcium calcium silicate plate.
  • Can be These calcium silicate plates and stone threat plates have the disadvantage that they are easily broken and have insufficient hardness, and they also have a high water absorption.
  • Asbestos is a natural mineral fiber.
  • Man-made mineral fibers such as glass fiber and rock wool (rock wool), and ceramic fiber in a broad sense, are manufactured by the melt fiberization method using high heat. Is done. Natural and man-made mineral fibers are considered to cause cancer when absorbed into the human body, and are being banned in various countries as a source of pollution.
  • Monocoats are known to consist of a mixture of cellulose finok and vermiculite, which is hardened with some kind of adhesive.
  • An object of the present invention is to provide a fire-resistant and heat-insulating material which is excellent in heat insulation and fire resistance and is mechanically strong.
  • a powder containing at least 30% by weight of silicon, a silicon compound, calcium, a calcium compound, an aluminum-aluminum compound, or a mixture thereof containing at least 30% by weight of silicon, a silicon compound, calcium, a calcium compound, an aluminum-aluminum compound, or a mixture thereof.
  • the weight ratio of the material 1 is in the range of 0 to 95% of the whole
  • the overlap ratio of the second material including the fiber is in the range of 0.1 to 90% of the whole
  • the weight of the water glass is The ratio is in the range of 3 to 80% of the whole, and after being mixed so as to be 100% in total, the solidified fireproof and heat insulating material is provided.
  • the first material contains at least 40% by weight of the silicon, the silicon compound, the calcium or the calcium compound, the aluminum or the aluminum compound, or a mixture thereof. I have.
  • the silicon-containing compound contains at least 5% by weight of a silicon-to-silicon compound, and calcium or a calcium compound and Z or aluminum or aluminum are contained in the silicon or the silicon compound.
  • the weight ratio of the first material containing 30% or more including the compound is in the range of 0 to 95% of the whole, and the weight i ratio of the second material including the fiber is 0.1 to 100% of the whole. It is in the range of 90%, the weight ratio of water glass is in the range of 3 ⁇ 80% of the whole, and it is mixed so that the total is 100% Thereafter, the dried and solidified refractory and heat insulating material is provided.
  • the first material contains not less than 10% by weight of the silicon or the silicon compound, and a calcium-calcium compound and / or an aluminum or a silicon compound. It contains more than 40% including aluminum compounds.
  • the silicon or silicon compound contained in the first material contains silicon dioxide, and the calcium or calcium compound is
  • the aluminum or aluminum compound contains aluminum oxide; and the second material may contain vegetable fiber, chemical fiber or mineral fiber, or a mixture thereof.
  • the second material includes cellulose fiber and Z or polyacrylonitrile fiber
  • the water glass has a density at 125C of 1255-: L71.
  • the weight ratio of the first material is in the range of 60.0 to 88.5% of the whole, and the weight ratio of the second material including the fiber is 1.5 to 20.0% of the whole. %, And the weight ratio of the water glass is in the range of 10.0 to 20.0% of the whole.
  • Kei arsenide, Kei-containing compounds such as silicon dioxide (Si0 2), such as calcium and calcium compounds such as calcium sulfate (CAS0 4), or aluminum oxide (A 1 2 0 3) Al
  • the first material may contain or contain a mixture of a minimum aluminum compound or the like may include natural plant fiber such as cellulose fiber and / or artificial fiber such as polyacrylnitrile fiber.
  • the first material contains the fibers contained in the second material by mixing the second material containing the chemical fibers and / or mineral fibers of the above, and then mixing and mixing water glass to form a dough. It is thought to work as a binder for silicon compounds, calcium compounds, aluminum compounds, etc., and then solidified by drying, without going through a high heat treatment process or melting process. As a result, a strong fireproof and heat insulating material can be obtained.
  • the first materials are silicon dioxide and stone, such as slag powder discharged from steelworks, stone powder discharged from stone factories, and stone threat-based materials discharged from phosphate fertilizer plants. Reusing waste that contains a lot of threats and aluminum oxide can also be a part of waste management.
  • the present invention basically Kei Motoya Kei-containing compounds such as silicon dioxide (S i 0 2>, calcium and calcium compounds such as calcium sulfate (CAS0 4), or aluminum oxide (A 1 2 0 3> etc.
  • the first material for example, limestone powder, cement, slag powder, natural stone powder, glass powder, stone black powder, perlite, etc.
  • the first material is silicon or silicon compound, It is preferable that the weight of the first material is at least 30%, preferably at least 40%, by weight of calcium or calcium compound or aluminum or aluminum compound, or a mixture thereof. Good to be included. If it is less than 30%, it is desirable to supplement it so that it becomes 30% or more, preferably 40% or more. The reason is that if it is less than 30%, the expected effect cannot be expected. If these materials show acidity or alkalinity, they should be neutralized before use.
  • the second material containing fibers examples include natural fibers such as cellulose fiber cotton and artificial fibers such as polyacrylnidol fiber. Further, glass fibers, mineral fibers such as rock wool, and ceramic fibers in a broad sense can be used.
  • a preferred second material for practicing the present invention is a cellulose fiber or a polyacrylonitrile fiber because it is inexpensive and does not cause pollution.
  • Cellulose fiber is generally known as crushed newsprint or pulp, or crushed and then treated with a flame-retardant material. Not be. When polyacrylonitrile fiber is used, it is considered to be inferior to cellulose fiber because some toxic gas is generated during the combustion process.
  • Water glass an aqueous solution der Luca compounds namely Kei acid sodium with oxidized sodium and silicon dioxide (S i 0 2 ⁇ Na 2 0 is also properly Na 2 S i 0 3), also properly is a silicon dioxide an aqueous solution of a compound namely potassium Ke i acid and potassium oxide (S i 0 2 ⁇ K 2 0 or K 2 S i 0 3).
  • Tables 1 and 2 below show two examples of the composition of water glass, which is an aqueous solution of sodium sodium silicate
  • Table 3 shows examples of the composition of water glass, which is an aqueous solution of potassium silicate. deep .
  • the water glass From Tables 1, 2 and 3 below, it can be seen that in the case of an aqueous solution of sodium silicate, the density at 20 ° C. is 1255, 1710 Kg / m 3 , and the viscosity o O
  • the first material and the second material add the above water glass, knead the material, and then dry and solidify the material, which has high heat insulation and high fire resistance. It is excellent and strong because the mixture of the first material and the second material is mixed with water glass to form a dough and then dried to form a second material such as cellulose fiber. It is considered that the fibers contained in the polyacrylonitrile fiber serve to bind together the silicon dioxide, calcium sulfate (stone threat) and aluminum oxide contained in the first material and the water glass.
  • a silicon-silicon compound such as silicon dioxide, a calcium or calcium compound such as calcium sulfate, an aluminum or aluminum compound such as aluminum oxide, or a mixture thereof. Containing at least 30% by weight of the first material,
  • natural fibers such as cellulose fibers, artificial fibers such as boria cryl nitrile fiber, mineral fibers, and ceramic fibers in a broad sense, or a mixture thereof are used.
  • artificial fibers such as boria cryl nitrile fiber, mineral fibers, and ceramic fibers in a broad sense, or a mixture thereof are used.
  • the mixing ratio of each material is as follows in the overlap ratio. First material 0-950 Kg, preferably 600-885 Kg
  • Second material l, 900 Ks preferably 15-200 Kg
  • the fibers contained in the second material work to bind the silicon dioxide contained in the water glass, and a fire-resistant material suitable for the intended use can be obtained.
  • the first material has a value of 0 to 950 Kg and the lowest value is 0, which means this. If the first material is not used, the amount of water glass should be increased accordingly.
  • the cellulose fiber is known as a heat insulating material. Silicon also works to increase the fire resistance of the cellulose fiber, and it is an effective fire insulation depending on the purpose of use.
  • the first material is limestone powder, cement, and slag, as described above.
  • Powder, natural stone powder, glass powder, stone powder, perlite, etc. are selected, and natural minerals such as bamboo and tokaolin are selected as natural minerals.
  • Reusing waste can be a very advantageous measure, as it can be a part of waste management.
  • the slag powder should be rich in silicon dioxide and stone threat, i.e. calcium sulphate, but should contain at least 5% of silicon dioxide.
  • Is desirable, and, preferably, 10% or more is contained. Further, it is desirable that the total content be 30% or more, preferably 40% or more, including silicon dioxide, calcium sulfate and aluminum oxide. If it is less than 5%, it must be replenished so that it is at least 5%, preferably at least 10%, or less than 30% in total. It is desirable to replenish so that it becomes 30% or more, preferably 40% or more. If these materials show acidic or alkaline properties, they should be used after neutralization.
  • For sodium silicate 20. What density of 1,255 to 1,710 Kg / m 3 in C, The 2 ° for calcium silicate.
  • the manufacturing process will be described by using an example in which a density of 1250 to 1420 Kg /
  • the powdered slag powder obtained in the first step is taken out by 885 Ks, and 885 Kg of the slag powder is mixed with 15 Kg of the same cellulose powder to make a mixture of 900 Kg in total.
  • the 1-ton dough obtained in the third step is put into a mold and dried to form a mold, or sprayed on a target object (steel frame, wooden board, etc.).
  • a target object steel frame, wooden board, etc.
  • 1 ton of the dough contains a large amount of water, so depending on the thickness of the mold, etc., a substance that accelerates the drying process before putting in the mold
  • a certain type of solidification accelerator may be mixed.
  • solidification accelerators include Geodol in Denmark. It is known under the trade name of Geodur (Geodol stock solution is mixed with the above dough at 0 to 5% by overlapping ratio, and cement is 0 to 10% May be mixed).
  • a non-combustible adhesive may be mixed to reinforce the adhesive strength.
  • the method of drying is to leave it naturally at room temperature or to apply some heat (70 ° C to 200 ° C). If solidified by drying, it is removed from the mold as a finished product and used for use.
  • the finished product is strong and has excellent heat insulation and fire resistance.
  • Water glass (sodium silicate) 200Kg The physical properties when solidified to 1 ton by mixing are as follows.
  • the harder the mixing ratio of cellulose / fiber the harder The temperature decreases, the thermal conductivity decreases, the fire resistance decreases, and the ripening shrinkage increases.
  • the use of potassium silicate can produce a higher fire resistance as compared with the case of using sodium silicate, but the use of potassium silicate But expensive.
  • the case where the cellulose fiber is used as the second material containing the fiber has been described.
  • other vegetable fiber or chemical fiber such as polyacrylonitrile fiber or fiber is used.
  • Mineral fibers such as neural fibers or a mixture thereof can also be used. The mixing ratio and the like when using them are almost the same as those described for the cellulose fiber.
  • a preferred manufacturing process of a fireproof and heat insulating material was described as a part of the use of waste, but the idea of the present invention is to use a cellulose fiber polyacrylonitrile using water glass.
  • the purpose is to solidify silicon compounds, calcium compounds, aluminum compounds, etc. with fibers such as rilfiber.
  • the first material is a material containing silicon dioxide, calcium sulfate, and aluminum oxide.
  • the first material is not limited to silicon dioxide, calcium sulfate, and aluminum oxide as long as it has a solidifying effect. In general, it may be a material containing silicon or a silicon compound, calcium or a calcium compound, and aluminum or an aluminum compound.
  • waste from a factory is used as the first material, and cellulose fiber polyacrylonitrile is used as the second material containing fibers.
  • fibers, etc. it is possible to use non-flammable materials while utilizing the heat insulation properties of cellulose fibers and polyacrylonitrile fibers, and to obtain an excellent fire-resistant and heat-insulating material that can withstand high temperatures without being polluted.
  • there is the effect that industrial waste can be effectively used the manufacturing cost is low, the use of heat and the like can be avoided except for the drying process, and the manufacturing process is simple.
  • the fire-resistant and heat-insulating materials according to the present invention can be used as a substitute for any asbestos-containing building materials and materials, and can also be used as a substitute for any other fire-resistant and heat-insulating materials. Yes, especially It can be used as a lightweight fire and heat insulator required for high-rise buildings. In addition, it can be used for fireproof and heat-insulating interior and exterior materials (filler between boards, sprayed fireproof covering materials, various tiles, furnace walls and lids and doors, various heat-insulating materials, etc.). It can be. The details are as follows.
  • the fireproof and heat-insulating material of the present invention has excellent heat insulating properties and excellent mechanical strength.
  • the stone threatening board is not suitable for use as an outer wall because it has water absorbency, but the fire-resistant and heat-insulating material of the present invention has a low water absorbability and can be used for an outer wall.
  • It can be used as a fire-resistant and heat-insulating material by being inserted between boards (panels).
  • It can be used as a matte surface lining material or bakatsua material for blast furnaces.

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Description

明 細 書 耐火 · 断熱材 〔 技術分野 〕
本発明は、 例えば耐火材ゃ断熱材と して用いられ得る耐火 · 断熱 材に関するものである。
〔 背景技術 〕
従来、 強固かつ断熱性をも有した材料と して種々のものが知られ ている。 例えば強固なものと してコンク リートが知られており 、 ま た、 耐火材と して用いられる材料と してケィ酸カルシウム板や、 石 脅板、 アスベスト （石綿〉、 グラスファイバ、 岩綿や、 スラグウー ル、 広義のセラミ ックファイノ （シリカファイノく、 セラミ ックファ イ ノく 、 アルミナフ ァ イ ノ 、 ジルコニァフ ァ イ バ等） 、 さ らには、 W. R. Grace 社から入手可能な商品名モノコート （ M0N0K0TE ) と称 するもの等があった。
コンク リートは、 周知のごと く 、 セメントに砂 （ Si02 ) や石ころ (Si02) を混ぜて水を加えて作られるが、 重すぎたり耐火性が良く ないという欠点を有している。
ケィ酸カルシウム板や石脅板は、 セメントと石脅を水で混ぜて熱 を加えて作られるが、 ただ、 石脅板の方が、 ケィ酸カルシウム板よ りもカルシウム系が多いよ うに作られる。 これらケィ酸カルシウム 板や石脅板は、 破れ易く硬度が足りないという欠点を有しており、 また、 吸水性が多分にある。
アスベスト （石綿） は天然の鉱物繊維であり、 グラスファイバ、 ロックウール （岩綿） 等の人造の鉱物繊維 （ ミネラルファイバ） 及 び広義のセラミ ックフアイバは高熱による溶融繊維化法によ り製造 される。 天然及び人造の鉱物繊維は人体に吸収された場合、 癌を引 き起こすと考えられているので公害の元と して各国で使用禁止の方 向に動いている。
モノコートは、 セルロース · フ ァイノくとバーミキユライ ト （蛭石） とを混ぜ或る種の接着剤で固めたものであることが知られている。
〔 発明の開示 〕
本発明は、 断熱性、 耐火性に優れていると共に機械的に強固な耐 火 · 断熱材を提供することを目的とする。
この目的を達成するため、 本発明の 1つの態様によれば、 ケィ素 やケィ素化合物、 カルシウムやカルシウム化合物またはアルミニゥ ムゃアルミニウム化合物、 もしくはそれらの混合物を重量比で 3 0 %以上含有する第 1の材料の重量比が全体の 0〜 9 5 %の範囲にあ り、 繊維を含む第 2の材料の重置比が全体の 0 . 1 〜 9 0 %の範囲 にあり、 水ガラスの重量比が全体の 3〜 8 0 %の範囲にあり、 全体 で 1 0 0 %になるように混合された後、 乾燥させて固形化された耐 火 · 断熱材が提供される。
好ま しくは、 前記第 1の材料は、 前記ケィ素やケィ素化合物、 前 記カルシウムやカルシウム化合物または前記アルミニウムやアルミ ニゥム化合物、 も しくはそれらの混合物を重量比で 4 0 %以上含有 している。
また、 本発明のも う 1つの態様によれば、 重量比でケィ素ゃケィ 素化合物を 5 %以上含有すると共に、 前記ケィ素やケィ素化合物に カルシウムやカルシウム化合物及び Zまたはアルミニウムやアルミ ニゥム化合物を含めて 3 0 %以上含有している第 1の材料の重量比 が全体の 0〜 9 5 %の範囲にあり、 繊維を含む第 2の材料の重 i比 が全体の 0 . 1 〜 9 0 %の範囲にあり、 水ガラスの重量比が全体の 3〜 8 0 %の範囲にあり 、 全体で 1 0 0 %になるように混合された 後、 乾燥させて固形化された耐火 · 断熱材が提供される。
好ま しくは、 前記第 1の材料は、 重量比で前記ケィ素やケィ素化 合物を 1 0 %以上含有すると共に、 前記ケィ素やケィ素化合物に力 ルシゥムゃカルシウム化合物及び/またはアルミニウムやアルミ二 ゥム化合物を含めて 40 %以上含有している。
本発明の上記 1つの態様及び上記も う 1つの態様において、 特定 的には、 前記第 1の材料が含有する前記ケィ素やケィ素化合物は二 酸化ケィ素を含み、 前記カルシウムやカルシウム化合物は硫酸カル シゥムを含み、 前記アルミニウムやアルミニウム化合物は酸化アル ミニゥムを含んでおり、 また、 ，前記第 2の材料は、 植物性繊維、 化 学繊維または鉱物繊維、 も しくはそれらの混合物を含む得る。
本発明の好ま しい態様によれば、 前記第 2の材料は、 セルロース ファイバ及び Zまたはポリアク リル二ト リルファイバを含み、 前記 水ガラスは、 20°Cにおける密度が 1 25 5〜： L 7 1 0 K g/m3 の範囲にあるケィ酸ナト リゥムの水溶液であるか、 も しくは 20 °C における密度が 1 2 50〜： L 420 K g/m3の範囲にあるケィ酸 力リゥムの水溶液である。
本発明のさらに好ま しい態様によれば、 前記第 1の材料の重量比 が全体の 60.0〜 88.5%の範囲にあり、 繊維を含む前記第 2の 材料の重量比が全体の 1 .5〜 20.0 %の範囲にあり、 前記水ガラ スの重量比が全体の 1 0.0〜 20.0%の範囲にある。
上記本発明の好ま しい態様において、 二酸化ケイ素 （Si02 ) 等の ケィ素やケィ素化合物、 硫酸カルシウム （ CaS04 ) 等のカルシウム やカルシウム化合物、 または酸化アルミニウム （ A 1203 ) 等のアル ミニゥムゃアルミニウム化合物等を含むか、 も しくはそれらを混合 して含み得る第 1の材料に、 セルロースファイバのよ うな天然の植 物性繊維及び/またはポリァク リルニト リルファイバのよ うな人工 の化学繊維及び/または鉱物繊維を含む第 2の材料を混ぜ、 さらに 水ガラスを混ぜて練り、 練り状体とするごとによ り、 第 2の材料に 含まれる繊維が第 1の材料に含まれるケィ素化合物やカルシウム化 合物やアルミニウム化合物等の結合剤と して働く と考えられ、 その 後乾燥させることによ り固形化すれば、 高熱の処理過程も しくは溶 融過程を経ずして、 強固な耐火 · 断熱材が得られる。
第 1の材料と して、 例えば製鉄所等から排出される鉱滓粉や、 石 工場等から排出される石粉や、 燐酸肥料工場等から排出される石脅 系の材料等の、 二酸化ケイ素や石脅質や酸化アルミニゥムを多く含 んだ廃棄物を再利用するように,すれば、 廃棄物対策の一環とするこ ともできる。
〔 発明を実施するための最良の形態 〕 以下、 本発明の実施例について説明する。
本発明は、 基本的には、 二酸化ケイ素 （ S i 02〉 等のケィ素ゃケィ 素化合物、 硫酸カルシウム （ CaS04 ) 等のカルシウムやカルシウム 化合物、 または酸化アルミニウム （ A 1 20 3〉 等のアルミニウムゃァ ルミニゥム化合物等を含むか、 も しくはそれらを混合して含み得る 第 1の材料に、 植物性繊維及び/または化学繊維及び/または鉱物繊 維を含む第 2の材料を混ぜ、 さらに水ガラスを混ぜて練り、 その後 乾燥させることによ り固形化して、 高熱の処理過程も しくは溶融過 程を経ずして、 強固な耐火 · 断熱材を得よ う とするものである。 第 1 の材料と しては、 例えば、 石灰石粉、 セメント、 鉱滓粉、 自 然石粉末、 ガラス粉、 石脅粉、 パーライ ト等が選ばれ、 また、 天然 の鉱物と して、 バーミキユライ トやカオリン等が選ばれる。 これら 材料 tこは二酸化ケイ素 （ S i 0 2 ) や、 石脅質すなわち硫酸カルシウム ( CaS0 4 ) や、 酸化アルミニウム （ A 1 20 3 ) 等が含まれているが、 本 発明に用いるためには、 第 1の材料には、 ケィ素やケィ素化合物、 力ルシゥムやカルシウム化合物またはアルミニウムやアルミニウム 化合物、 も しくはこれらの混合物が、 第 1 の材料の重量に対する重 量比で 3 0 %以上含まれていることが望ま しく 、 好ま しくは 4 0 % 以上含まれているのが良い。 3 0 %に満たない場合は 3 0 %以上好 ま しくは 4 0 %以上となるよ うに補充することが望ま しい。 その理 由は、 3 0 %に満たない場合は、 所期の効果が期待できないと考え られるからである。 そしてこれら材料が酸性も しくはアルカリ性を 示すならば、 中和させてから用いるのが良い。
繊維を含む第 2の材料と してはセルロースフアイバゃ綿等の天然 の繊維、 及びポリァク リルニドリル繊維等の人工の繊維等が挙げら れる。 また、 グラスファイバや、 ロックウール等の鉱物性繊維や広 義のセラミ ックファイバ等も使用できる。 本発明を実施する上で好 ま しい第 2の材料はセルロースファイバも しくはポリアク リルニト リルファイバであり、 その理由は、 安価で公害の原因にならないか らである。 なお、 セルロースファイバは、 一般に、 新聞紙やパルプ を砕いたもの、 も しくは砕いた後、 難燃材で処理したものと して知 られており、 セルロースファイバの繊維は有害ではないので、 公害 とはならない。 ポリアクリルニトリルフ アイバを用いる場合は燃焼 過程で多少の有毒ガスを発生するため、 セルロースファイバに比べ て劣ると考えられる。
水ガラスは、 二酸化ケイ素と酸化ナト リウムとの化合物すなわち ケィ酸ナト リウム （ S i 02 ■ Na 20 も しくは Na 2 S i 03 ) の水溶液であ るか、 も しくは二酸化ケイ素と酸化カリウムとの化合物すなわちケ ィ酸カリウム （ S i 02 · K 20 または K 2 S i 03 ) の水溶液である。 現在 販売されているケィ酸ナト リウムの水溶液である水ガラスの組成の 2例を以下の表 1及び表 2に示し、 ケィ酸カリゥムの水溶液である 水ガラスの組成の例を表 3に示しておく 。 本実施例では、 水ガラス と しては、 以下の表 1 、 表 2及び表 3から、 ケィ酸ナト リゥムの水 溶液の場合は 2 0 °Cにおける密度が 1255、1710 Kg/m3であり 、 粘度 o O
が 10 mPa'sから 10,000 mPa's以上のもの、 またケィ酸カリウムの 水溶液の場合は 2 CTCにおける密度が 1250'、1420 Kg/m3であ り 、 粘 度が 20〜： 1050 tnPa'sのものを用いること とする。
Ml.
20°Cにお 重 i比 20てにお 等級 ける密度 %Si02 %Na20 Si02/Na20 ける粘度
Kg/rn3 rnFa *s
JM 1416 29.6 9.2 3.22 625
No.9 1404 28.7 ' 8.9 3.22 240
F 1392 28.0 8.7 3.22 150
20WW 1392 28.0 8.7 3.22 150
No.14 1488 31.7 11.1 2.87 900
30WW 1416 27.0 10.6 2.56 60
No.16 1560 33.1 13.9 2.38 700
1500 29.3 13.3 2.20 210
1524 28.5 15.0 1.90 340
2.0 1584 31.5 15.8 2.00 1300
1.6 1596 28.6 17.9 1.60 1000
A
表 2
20°Cにお 重量比 2(TCにお 等級 ける密度 %Si02 %Na20 Si02/Na20 ける粘度
Figure imgf000008_0001
36/38>H< 1345-1350 25.8-26 .8 7 .8- 8 .2 3.26-3.32 35、 55
37/40 1345-1355 26.6-27. .0 7. - 8. .2 3.30-3.40 50、 100
37/40>PEく 1365-1375 27.2-28 .2 8, .2- 8 .6 3.30-3.40 100〜 200
40/42 1390-1405 29.0-29. .8 8. .6- - 9. .0 3.30-3.40 400- 600
43/45 1435-1460 31.1-32. .1 10, ,0- 40 .6 3.02-3.10 800-1500
48/50>HF< 1490-1505 31.0-32. .0 11, .8- -12. .2 2.58-2.62 350- 450
48/50 1505-1520 32.8-33 .8 11, .9- 42 .5 2.70-2.80 1500-2500
50/52>Nuclasi 1< 1545-1560 33.0-34. .0 13. .4' '14. .1 2.37-2.42 1400-2000
58/60 1690-1710 36.0-37, .0 17, .8- Λ , .4 2.00-2.06 20°Cにお 重量比 20"Cにお 等級 ける密度 %SiO: %K20 Si02/K20 ける粘性
一 Kg/m3 一 rnPa *s
28/30 1250-1260 20.4 •21.4 7.8- 8.3 2.50-2.60 20- 70 ¾ 1320-1330 23.4- -24.1 10.5- 11.0 2.20-2.24 35· 50
35 >WW 1320-1330 23.6-•24.4 10.2- 10.8 2.27-2.30 170- 200
36 >M〇く 1330-1340 24.2-•25.0 10.9-11.4 2.20-2.24 110- 130 40 1380-1395 26.4- 27.3 12.6- 13.1 2.08-2.12 850-1050/251；
42 >WDく 1400-1415 26.7-27.5 13.3- 14.0 1.98-2.04 200- 300 Mors l 1 H 1410-1420 26.2-27.0 14.1-14.9 1.80-1.88 40、 50
第 1の材料と第 2の材料とを混ぜ、 上記の水ガラスを加えて練つ た後、 乾燥させ固形化して作られた材料は、 断熱度や耐火度が高く 耐火 · 断熱材と して優れている と共に強固であり 、 その理由は、 第 1の材料及び第 2の材料の混合物に水ガラスを混ぜて練り状体にし た後乾燥させることによ り、 第 2の材料、 例えばセルロースフアイ バゃポリァク リルニ卜リルフアイバに含まれる繊維が、 第 1の材料 及び水ガラスに含まれる二酸化ケイ素や硫酸カルシウム （石脅質） や酸化アルミニウム同志を結合するよ うに働くからであると考えら れる。
以上説明した第 1の材料と して、 二酸化ケイ素等のケィ素ゃケィ 素化合物、 硫酸カルシウム等のカルシウムやカルシウム化合物、 ま たは酸化アルミニゥム等のアルミニウムやアルミニウム化合物等、 も しくはそれらの混合物を第 1の材料の重量に対する割合で 30% 以上を含むものを用い、
繊維を含む第 2の材料と して、 セルロースファイバ等の天然の繊 維ゃボリアク リル二ト リルフアイバ等の人工の繊維や鉱物繊維や広 義のセラ ミ ックファイバ等、 も しくはそれらの混合物を用い、
水ガラスと しては、 ケィ酸ナト リゥムの水溶液の場合は 20でに おける密度が 1255〜1710 Kg/m 3のもの、 またケィ酸カ リウムの水溶 液の場合は 2 CTCにおける密度が 1250、1420 K g/m 3のものを用いる こ と とする と 、 本発明による耐火 · 断熱材を 1000 作る場合、 そ れぞれの材料の混合割合は、 重置比で以下の通り となる。 第 1の材料 0〜950 Kg 好ま しくは 600〜885 Kg
第 2の材料 l、900 Ks 好ま しくは 15〜200 K g
水ガラス 30、800 K g 好ま しくは 100〜200 K g これらの範囲内でそれぞれの材料の合計重量が 1000 になるよ う に配分され、 乾燥させて耐火 · 断熱材が作られること となる。
なお、 用途に応じては、 上記の第 1 の材料を用いずに、 繊維を含 む第 2の材料に水ガラスを混合して乾燥しただけのものとするこ と もでき る。 このよ う にした場合には、 第 2の材料に含まれる繊維が 水ガラスに含まれる二酸化ケイ素同志を結合するよ う に働き 、 使用 目的に適った耐火 ■ 断熱材を得るこ とができ る。 上記の混合割合の 表において、 第 1 の材料が 0〜950 Kg と最下限の値が 0になってい るのはこのこ と を意味している。 第 1 の材料を用いない場合は、 そ の分、 水ガラスの量を増やすのが良い。 特に、 第 2の材料と してセ ルロースファイバを用いる場合には、 セルロースフ ァイバは断熱材 と して知られているので、 水ガラスだけを混合して乾燥させた場合 水ガラスに含まれる二酸化ケイ素がセルロースフ ァイバの耐火度を 上げるよ うにも働き 、 使用目的に応じては有効な耐火 ■ 断熱材とな る。
以下、 特定の好ま しい実施例につき耐火 · 断熱材を作る場合の製 造過程を説明する。
第 1 の材料と しては、 前述のよ う に、 石灰石粉、 セメ ン ト 、 鉱滓 粉、 自然石粉末、 ガラス粉、 石脅粉、 パーライ ト等が選ばれ、 さ ら に天然の鉱物と してバ一ミキユラィ トゃカオリ ン等が選ばれるが、 例えば製鉄所等から排出される鉱滓粉や、 石工場等から排出される 石粉や、 燐酸肥料工場等から排出される石脅系の材料等の、 二酸化 ケィ素や、 石脅質すなわち硫酸カルシウムや、 酸化アルミニウム等 を多く含んだ廃棄物を再利用するよ う にすれば、 廃棄物対策の一環 とするこ と もでき 、 非常に有利である。 第 1 の材料と して例えば鉱 滓粉を利用する場合、 鉱滓粉には二酸化ケイ素と石脅質すなわち硫 酸カルシウムが多く含まれているが、 二酸化ケイ素は最低 5 %以上 含まれているこ とが望ま しく 、 ，好ま しくは 1 0 %以上含まれている のが良い。 また、 二酸化ケイ素と硫酸カルシウムと酸化アルミニゥ ムと を含め合計 3 0 %以上含まれているこ とが望ま しく 、 好ま しく は 4 0 %以上含まれているのが良い。 二酸化ケイ素が 5 %に満たな い場合は二酸化ケイ素が 5 %以上好ま しくは 1 0 %以上となるよ う に補充しなければならず、 また、 合計で 3 0 %に満たない場合も全 体で 3 0 %以上好ま しくは 4 0 %以上となるよ う に補充するこ とが 望ま しい。 そ してこれら材料が酸性も しくはアルカ リ性を示すなら ば、 中和させてから用いるのが良い。
従って、 以下では、 第 1 の材料と して、 二酸化ケイ素を 1 0 %以 上含み、 二酸化ケイ素と石脅質すなわち硫酸カルシウムと酸化アル ミニゥムとを合計して 4 0 %以上含んでいる 、 工場から排出された 鉱滓粉を利用する と共に、 繊維を含む第 2の材料と してはセルロー スファイバ （代表的なものは、 化学式 C 6 H s 05、 セルロースの含量 率 9 5 %以上、 灰分が最大 0 . 5 %、 P H = 6 土 1 、 平均繊維濃度 1 5 m以上、 平均繊維長さ 3 0 以上であるが、 これに限定され るものではない） を用い、 そ して水ガラスと しては、 ケィ酸ナ ト リ ゥムの場合は 2 0。Cにおける密度が 1255〜1710 Kg/m 3のもの、 また ケィ酸カ リ ウムの場合は 2 ◦。Cにおける密度が 1250〜1420 Kg/rn のものを用いるこ と と して 、 約 1 卜 ンの耐火 · 断熱材を作る場合を 例に取って製造過程を説明する。
( 1 ) まず、 第 1 段階と して、
工場から鉱滓粉を回収し 、 粉末状になつていなければ粉末状にす る。 二酸化ケイ素、 硫酸カルシウム及び酸化アルミニウムの含有置 を測定し 、 二酸化ケイ素が 1 0 %に満たない場合は、 1 0 %以上に なるよ う に補充し、 また、 二酸化ケイ素と硫酸カルシウムと酸化ァ ルミ二ゥムの合計含有量が 4 0 %に満たない場合は、 4 0 %以上と なるよ う に二酸化ケイ素、 硫酸,カルシウムまたは酸化アルミニウム 好ま しくは二酸化ケイ素を補充する。 また、 P Hを調べて、 酸性ま たはアルカリ性を示していたら中和させる。
( 2 ) 第 2段階と して、
第 1 段階で得られた粉末状の鉱滓粉を 885Ks だけ取り出し、 該 鉱滓粉 885Kg に、 同じく粉末状にされたセルロースファイバ 15Kg を混ぜて 、 合計 900Kg の混合物を作る。
( 3 ) 第 3段階と して、
2 0。Cにおけるケィ酸ナト リウムの密度が 1255、1710 Kg/rn3 の 上記した水ガラス 100Kg を、 第 2段階で得られた 900K8 の混合物 に混ぜて練り 、 1 トンの練り状体とする 。
( 4 ) 第 4段階と して、
第 3段階で得られた 1 トンの練り状体を型に入れて乾燥させて成 型するか、 も しくは目的物 （鉄骨や木の板等） に吹き付ける。 型に 入れて乾燥させる場合は、 1 トンの練り状体には多量の水分を含ん でいるので、 型の厚さ等に応じては、 型に入れる前に、 その乾燥過 程を促進させる物質と して或る種の乾燥固化促進剤を混入させて も 良い。 固化促進剤と しては例えばデンマークのゲオ ドール （ Geodu 社のゲォ ドール （ Geodur ) という商品名のものが知られている （ゲ オドール原液を上記練り状体に重置比で 0〜 5 %混入させ、 またセ メ ン トを 0〜 1 0 %混入させても良い） 。 また、 吹き付けの場合は 不燃性の接着剤を混入するこ と によ り接着力を補強するよ う に して も良い。
( 5 ) 第 5段階と して、
型に入れて乾燥させて成型する場合、 乾燥させる方法と しては、 天然に常温で放置するか、 或は多少の熱 （ 7 0 °C〜 2 0 0 °C ) を加 える。 乾燥させるこ とによ り固形化すれば、 完成品と して型から取 り出されて使用に具される。 完,成品は強固である と共に断熱性及び 耐火性に優れている。 以上の実施例は、
鉱滓粉 885Ks
セルロースフ ァイノく 15Kg
水ガラス （ケィ酸ナト リウム系〉 lOOKg
で混合して 1 トンにして固形化した場合であ り 、 物理的性質は以下 の通りである。
圧縮強さ 60 Kg/crn2 以上 （ 80°C乾燥後）
耐火度 1，200°C 30分間
熱伝導率 平均温度 350°C ± 10。C [ Kcal/rn-h-t;] 0.17以下 加熱収縮率 2 %を越えない温度 1，20(TC 次に、 第 2実施例と して 、 同じ製造過程で、
鉱滓粉 600Kg
セルロースフ アイ バ 200Kg
水ガラス （ ケィ酸ナト リ ウム系） 200Kg で混合して 1 トンにして固形化した場合の物理的性質は以下の通り である。
圧縮強さ 10 Kg/cm2 以上 （ 80C乾燥後）
耐火度 70(TC 30分間
熱伝導率 平均温度 350°C ± 10°C [Kcal/m-h-t;] 0.14以下 加熱収縮率 2 %を越えない温度 700°C なお、 一般的に、 セルロース · フ ァイバの混合率を上げる程、 硬 度は下がり、 熱伝導率は下がり、 耐火度は下がり、 加熟収縮率は上 がる。 また、 水ガラスと しては,、 ケィ酸カリウムのものを用いた方 がケィ酸ナト リウムのものを用いる場合に比較して耐火度の高いも のを作り得るが、 ケィ酸カリウムのものの方が高価である。
上記実施例では、 繊維を含む第 2の材料と してセルロースフアイ バを用いる場合を説明したが、 セル口一スファイバの代わりにその 他の植物性繊維やポリァク リルニトリルフアイバ等の化学繊維やミ ネラルファイバ等の鉱物性繊維またはそれらの混合物等を用いるこ と もできる。 それらを用いる場合の混合比等はセルロースフアイバ で説明したものとほぼ同様である。
さらに、 上記実施例では、 第 1の材料と第 2の材料との混合物を 水ガラスの溶液で練る場合について説明したが、 水ガラスは粉体で も存在し得るので、 第 1の材料、 第 2の材料及び水ガラスの粉体を 混合し、 それに水を加えて練るよ うにすること もできる。 しかしな がら、 水ガラスの粉体は水溶液を噴射させて取ったもので液体のも のよ り もはるかに高価であるため、 水ガラスの水溶液を使用した方 が有利である。 粉体を水溶液に戻すには、 常温下で 1 £の水に、 ケ ィ酸ナトリウムも しくはケィ酸カリゥムの粉体を 5 入れ （ 5 %液 2 5〜 3 0分以上良くかきまぜれば水ガラスの水溶液に戻る。 また、 上記実施例では、 廃物利用の一環と して耐火 . 断熱材の好 ま しい製造過程を説明したが、 本発明の思想は、 水ガラスを利用し てセルロースファィバゃポリァク リル二ト リルファィバ等の繊維で もってケィ素化合物やカルシウム化合物やアルミニゥム化合物等を 固形化させることにあるので、 廃物利用せずにセルロースファイ ノく やポリアク リル二ト リルフア イバ等に、 二酸化ケイ素を含む水ガラ スを直接混ぜるだけでも、 強固かつ優れた耐火 ■ 断熱材を製造する ことができ、 或る用途においてはこれを用いることができる。
また、 上記実施例では、 第 1 の材料と して、 二酸化ケイ素、 硫酸 カルシウム及び酸化アルミニウムを含む材料と したが、 固形化作用 を有するならば、 二酸化ケイ素や硫酸カルシウムや酸化アルミニゥ ムに限らず、 一般に、 ケィ素も しくはケィ素化合物や、 カルシウム も しくはカルシゥム化合物、 並びにアルミニゥムも しくはアルミ二 ゥム化合物を含む材料とすること もできる。
以上の本発明の実施例のよ うに、 第 1の材料と して工場からの廃 棄物を利用する と共に、 繊維を含む第 2の材料と してセルロースフ ァ ィバゃポリアク リル二ト リルファイバ等を使用すれば、 セルロース フアイバゃポリアク リルニト リルファィバ等の断熱性を利用しつつ 不燃性にでき、 公害にならず強固かつ極めて高温に耐えられるとい う優れた耐火 · 断熱材が得られる という効果があり、 しかも産業廃 棄物を有効利用でき、 製造価格も安く 、 乾燥過程を除けば熱等の使 用を避けることができ 、 製造過程も簡単であるという効果も併せ持 つ。
[ 産業上の利用可能性 ]
本発明による耐火 · 断熱材の用途と しては、 あらゆるアスベス ト 入り建材及び素材の代替品と して用いることができ 、 また、 その他 のあらゆる耐火 · 断熱材の代替品と して用いることができ、 特に、 高層建築物に所要される軽量の耐火 · 断熱材と して用いるこ とがで き る。 さ らに、 耐火 · 断熱用の内 · 外装材 （ボー ド間の充填材、 吹 き付け耐火被覆材、 各種タイル 、 窯炉の炉壁やふたや扉、 各種断熱 材等 ） に も用いる こ とができ る 。 各別に述べれば以下の う にな る。
用途 1
断熱材と して用いる場合の用途と しては、 自動車のブレーキ · ラ イニングに用いるこ とができ る。 従来、 ブレーキ . ライニングと し ては石綿を使用 していたが、 これは公害のため使用できなくなって きてお り 、 本発明による耐火 -,断熱材はその代替品と して用いるこ とができ る。
用途 2
断熱材と して用いる場合の用途と して、 仕切り壁や天井板に用い られる石脅板の代替品とするこ とができ る。 石膏板は断熱性は優れ ているが、 破れ易く硬度が足りないという欠点がある。 その点、 本 発明の耐火 · 断熱材は断熱性に優れかつ機械的強度も優れている。 また、 石脅板は吸水性があるので、 外壁の使用には不適であるが、 本発明の耐火 · 断熱材は吸水性が低いため外部壁にも用いるこ どが でき る。
用途 3
鉄骨構造物に吹き付けるこ とによ り 、 耐火被覆材と して用いるこ と もでき る。
用途 4
板 （パネル） と板 （パネル） の間に挿入して用いるこ とによ り耐 火 · 断熱材となる。
用途 5
耐火を必要とする床に用いるこ とができ る。 用途 6
耐火を必要とする歩道ブロッ クに用いるこ とができ る。
用途 7
熔鉱炉の熟面ライ ニング材またはバッ クアツァ材と して用いる とができ る。

Claims

請 求 の 範 囲
( 1 ) ケィ素やケィ素化合物、 カルシウムやカルシウム化合物また はアルミニウムやアルミニウム化合物、 も しくはそれらの混合物を 重量比で 3 0 %以上含有する第 1の材料の重量比が全体の 0〜 9 5 %の範囲にあり、 繊維を含む第 2の材料の重量比が全体の 0 . 1 〜 9 0 %の範囲にあり、 水ガラスの重量比が全体の 3〜 8 0 %の範囲 にあり、 全体で 1 0 0 %になるよ うに混合された後、 乾燥させて固 形化された耐火 · 断熱材。
( 2 ) 前記第 1の材料は、 前記ケィ素やケィ素化合物、 前記カルシ ゥムゃカルシウム化合物または前記アルミニウムやアルミニウム化 合物、 も しくはそれらの混合物を重量比で 4 0 %以上含有する請求 の範囲第 1項記載の耐火 · 断熱材。
( 3 ) 前記第 1の材料が含有する前記ケィ素やケィ素化合物は二酸 化ケィ素を含み、 前記カルシウムやカルシウム化合物は硫酸カルシ ゥムを含み、 前記アルミニウムやアルミニウム化合物は酸化アルミ 二ゥムを含む請求の範囲第 1項または第 2項記載の耐火 · 断熱材。
( 4 ) 前記第 2の材料は、 植物性繊維、 化学繊維または鉱物繊維、 も しくはそれらの混合物を含む請求の範囲第 1項ないし第 3項いず れか記載の耐火 · 断熱材。
( 5 ) 前記第 2の材料は、 セルロースフ ァイバ及び/またはポリア ク リルニト リルファィバを含む請求の範囲第 1項ないし第 4項いず れか記載の耐火 · 断熱材。
( 6 ) 前記水ガラスは、 ケィ酸ナト リゥムの水溶液であり 2 0 °Cに おける密度が 1 2 5 5〜 1 Ί 1 0 K g /' m 3の範囲にある請求の範 囲第 1項ないし第 5項いずれか記載の耐火 ， 断熱材。
( 7 ) 前記水ガラスは、 ケィ酸カリゥムの水溶液であり 2 CTCにお ける密度が 1 2 5 0〜 1 4 2 0 K g Z m 3の範囲にある請求の範囲 第 1項ないし第 5項いずれか記載の耐火 ， 断熱材。
( 8 ) 前記第 1の材料の重量比が全体の 60.0〜 88.5 %の範囲 にある請求の範囲第 1項ないし第 7項いずれか記載の耐火 · 断熱 材。
( 9 ) 繊維を含む前記第 2の材料の重量比が全体の 1.5〜 20.0 %の範囲にある請求の範囲第 1項ないし第 8項いずれか記載の耐火 断熱材。
( 1 0 ) 前記水ガラスの重量比が全体の 1 0.0〜20.0%の範囲 にある請求の範囲第 1項ないし第 9項いずれか記載の耐火 · 断熱 材。
( 1 1 ) 重量比でケィ素やケィ素化合物を 5%以上含有すると共に 前記ケィ素ゃケィ素化合物にカルシウムやカルシウム化合物及び Z またはアルミニウムやアルミニウム化合物を含めて 30 %以上含有 する第 1の材料の重量比が全体の 0〜 95 %の範囲にあり、 繊維を 含む第 2の材料の重量比が全体の 0.1〜 90%の範囲にあり、 水 ガラスの重鱼比が全体の 3〜 80%の範囲にあり、 全体で 1 00% になる よ う に混合された後、 乾燥させて固形化された耐火 ， 断熱 材。
( 1 2 ) 前記第 1の材料は、 重量比で前記ケィ素ゃケィ素化合物を 1 0 %以上含有すると共に、 前記ケィ素やケィ素化合物にカルシゥ ムゃカルシウム化合物及び Zまたはアルミニウムやアルミニウム化 合物を含めて 40 %以上含有する請求の範囲第 1 1項記載の耐火 - 断熱材。
( 1 3 ) 前記第 1の材料が含有する前記ケィ素やケィ素化合物は二 酸化ケィ素を含み、 前記カルシウムやカルシウム化合物は硫酸カル シゥムを含み、 前記アルミニウムやアルミニウム化合物は酸化アル ミニゥムを含む請求の範囲第 1 1項または第 1 2項記載の耐火 · 断 熱材。
( 1 4 〉 前記第 2の材料は、 植物性繊維、 化学繊維または鉱物繊維 も しくはそれらの混合物を含む請求の範囲第 1 1項ないし第 1 3項 いずれか記載の耐火 · 断熱材。
( 1 5 ) 前記第 2の材料は、 セルロースフアイバ及び/またはポリ アク リル二ト リルファイバを含む請求の範囲第 1 1項ないし第 1 4 項いずれか記載の耐火 · 断熱材。
( 1 6 ) 前記水ガラスは、 ケィ酸ナト リゥムの水溶液であり 2 0 °C における密度が 1 2 5 5〜 1 7 1 O K g m 3の範囲にある請求の 範囲第 1 1項ないし第 1 5項いずれか記載の耐火 · 断熱材。
( 1 7 ) 前記水ガラスは、 ケィ酸カリウムの水溶液であり 2 0でに おける密度が 1 2 5 0〜 1 4 2 0 K g Zm 3の範囲にある請求の範 囲第 1 1項ないし第 1 5項いずれか記載の耐火 · 断熱材。
( 1 8 ) 前記第 1の材料の重量比が全体の 6 0 .0〜 8 8 .5 %の範 囲にある請求の範囲第 1 1項ないし第 1 7項いずれか記載の耐火 - 断熱材。
( 1 9 ) 繊維を含む前記第 2 の材料の重 i比が全体の 1 . 5〜 2 0 .0 %の範囲にある請求の範囲第 1 1項ないし第 1 8項いずれ か記載の耐火 · 断熱材。
( 2 0 ) 前記水ガラスの重 i比が全体の 1 0 .0〜 2 0 .0 %の範囲 にある請求の範囲第 1 1項ないし第 1 9項いずれか記載の耐火 ■ 断 熱材。
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