コークス炉炉頂用耐火物の製造方法
【課題】高価な撥水処理剤を使用することなく、短時間の工程で製造することができ、かつ撥水性、耐用性に優れるコークス炉炉頂用耐火物を得ることができる、コークス炉炉頂用耐火物の製造方法を提供する。
【解決手段】本発明のコークス炉炉頂用耐火物の製造方法は、シリコーン樹脂を有機溶剤で希釈しシリコーン成分が０．０１〜１０％である撥水処理剤を調整する工程、気孔率が５〜４０％である耐火物の表面に前記撥水処理剤を塗布する工程、前記撥水処理剤を塗布した耐火物を乾燥させる工程とからなることを特徴とする。
【解決手段】本発明のコークス炉炉頂用耐火物の製造方法は、シリコーン樹脂を有機溶剤で希釈しシリコーン成分が０．０１〜１０％である撥水処理剤を調整する工程、気孔率が５〜４０％である耐火物の表面に前記撥水処理剤を塗布する工程、前記撥水処理剤を塗布した耐火物を乾燥させる工程とからなることを特徴とする。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はコークス炉の炉頂に使用される耐火物の製造方法であって、特にペービングタイルと呼ばれるタイル状耐火物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コークス炉炉頂の耐火物ライニングは、コンクリートのように施工部位に直接キャスタブル耐火物を流し込み施工する方法や、予めキャスタブル耐火物をプレキャストして大きな板状のタイルとして成形体を形成し、これを施工する方法などが一般的である。
【０００３】
また、ペービングタイルとしてキャスタブル耐火物のプレキャスト体を用いたり、プレキャスト体に釉薬を塗布した後加熱して表面をガラス化させ透水性を防止したものなどが使用されている。ペービングタイル用キャスタブル耐火物としては、温度変化による割れを抑制した低熱膨張性のものが用いられており、一般的にＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２質やコージエライト質などが使用されている。
【０００４】
一方、耐火物への水や湿分の浸透防止技術として例えば特許文献１では、タンディッシュ堰れんがの表面に防水膜を形成し、その上に塩基性の被覆材層を形成することにより、被覆材の水分が堰れんがに侵入するのを防止し、堰れんがが予熱中に爆裂することを防止する技術が開示され、特許文献２では、遊離ＣａＯを含有する不焼成耐火物の結合剤にシリコーン系撥水剤を添加して、ＣａＯの消化を防止する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、一般式（１）ＲｎＳｉＸ４−ｎ（但し、式中Ｒは炭素数１〜１８の有機基、Ｘは炭素数１〜６のアルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、ヒドロキシル基及びカルボキシル基を示す。ｎは１〜３の整数を示す。）で表されるオルガノアルコキシシラン（ａ）、及び／又は成分（ａ）の部分加水分解・縮合物類（ｂ）を５０重量％以上含有する撥水処理液を、キャスタブル耐火物のプレキャスト体の表面に塗布し、浸透させた後、硬化させてなることを特徴とするコークス炉炉頂タイルについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２６３９３号公報
【特許文献２】特開平７−０９７２５３号公報
【特許文献３】特開２００１−１９２６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、雨水の浸透を防止するために、プレキャスト体の表面に釉薬を塗布した後、加熱して表面にガラス化した皮膜を形成させて透水性を防止したものにあっては、釉薬を塗布した後、釉薬が溶融してガラス化する温度以上、例えば１２００℃程度に加熱する必要があり、製造コストが高くなるという問題があった。また、ガラス皮膜は衝撃で剥離や亀裂を生じるため、雨水のような液体が侵入することを完全に防止することが困難であった。
【０００８】
特許文献１が開示する技術は、耐火物の消化を抑制するために樹脂で処理するものであるが、常温での水分あるいは湿分の影響を回避するものであり、直接雨水のような水に曝される状況では使用できない。
【０００９】
特許文献２が開示する技術は、坏土中への水分を抑制するために不定形耐火物中に結合材として非水系フェノール樹脂及びシリコーン系撥水剤を添加するものであり、耐火物表面に十分な撥水性が必要となるコークス炉の炉頂用耐火物には適用できない。
【００１０】
また特許文献３が開示する技術では、３００℃程度の温度までの十分な水の浸透防止効果が得られるが、撥水処理液中にオルガノアルコキシシラン及び／又は部分加水分解・縮合物類を多く含有するため粘性が高く、塗布時に塗膜状になるため均一な塗布が難しく、さらに特殊な撥水処理液であるためコストが高いという問題がある。また、プレキャスト体の片表面に撥水処液を塗布した後に自然放置し、さらに１５０℃で１日間加熱し撥水処理剤を硬化させなければならず、製造日数がかかるという問題がある。
【００１１】
本発明は、高価な撥水処理剤を使用することなく、短時間の工程で製造することができ、かつ撥水性、耐用性に優れるコークス炉炉頂用耐火物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者らは高価な撥水処理剤を使用することなく、短時間の工程で製造することができ、かつ撥水性、耐用性に優れるコークス炉炉頂用耐火物を製造する方法を鋭意研究し、本発明に至った。本願発明者らは、耐火物の表面に撥水処理剤を塗布するにあたり、その撥水処理剤の有効成分を適切に調整することにより、長時間の熱処理工程を必要とせずに十分な撥水性を有するコークス炉炉頂用耐火物が製造できることを見出した。また、適切な気孔率の耐火物を使用することにより、より確実に十分な撥水性を得ることを見出した。
【００１３】
すなわち、本発明は、シリコーン樹脂を有機溶剤で希釈しシリコーン成分が０．０１〜１０％である撥水処理剤を調整する工程、気孔率が５〜４０％である耐火物の表面に前記撥水処理剤を塗布する工程、前記撥水処理剤を塗布した耐火物を乾燥させる工程とからなるコークス炉炉頂用耐火物の製造方法に係る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高価な撥水処理剤を使用することなく、短時間の工程で、撥水性および耐用性に優れるコークス炉炉頂用耐火物を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の撥水処理剤は、シリコーン樹脂を有機溶剤で希釈してシリコーン成分が０．０１〜１０％となるように調整する。シリコーン成分が０．０１％よりも少ないと十分な撥水性を得ることができず、１０％よりも多いと粘性が高くなり均一な塗布が困難になる、塗布後の乾燥に時間がかかるなどの問題がある。有機溶剤は特に限定されないが、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテルアルコール及びエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系化合物類などを使用することができる。
【００１６】
本発明の耐火物の気孔率は５〜４０％である。さらに好ましくは１０〜２０％である。耐火物の気孔率が５％未満であると、撥水処理剤が内部まで十分に浸透せずに、撥水性が低下する。４０％以上では撥水処理剤が耐火物の内部まで浸透するが、耐火物表面の撥水性が低下するとともに、耐火物自体の強度が低下するという問題がある。
【００１７】
本発明の耐火物の材質としては、ＳｉＯ２系、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系、Ａｌ２Ｏ３系、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２系、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２・Ａｌ２Ｏ３系、Ｃｒ２Ｏ３系、Ａｌ２Ｏ３・Ｃｒ２Ｏ３系、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系、ＭｇＯ系、ＭｇＯ・Ｃｒ２Ｏ３系、ＭｇＯ−ＣａＯ系、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系、Ｃ系、ＳｉＣ系、Ｃ−ＳｉＣ系、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ系、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ系、ＭｇＯ−Ｃ系などの公知の材質を使用することができる。
【００１８】
本発明の耐火物は、各種酸化物、炭化物などの公知の原料を使用して、プレス成型、流し込み成形、スタンプ成形し、必要に応じて乾燥、焼成することにより製造することができる。成形の容易さから、キャスタブル耐火物を適度な流動性が得られる水量で混練して、所定の形状の型枠に流し込み、キャスタブルが硬化した後に脱枠する流し込み成形方法が好ましい。
【００１９】
本発明の耐火物の表面に撥水処理剤を塗布する方法は、例えばハケ塗り法、ローラー塗り法、エアースプレー法、含浸法、又はカーテンロールコート法などの方法により塗布することができる。
【実施例】
【００２０】
以下に実施例および比較例を提示して、本発明のコークス炉炉頂用耐火物の製造方法を説明する。
【００２１】
表１に示す配合割合のキャスタブル粉末に水分を添加してミキサーで混練し、混練物を作製した。前記混練物を４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの型枠に流し込み施工し、１日間自然養生した後に脱枠し、１００℃で１日間、さらに２００℃で１日間乾燥することにより耐火物１〜３を作製した。耐火物１〜３の気孔率を表１に示す。また、アルミナ質電鋳れんがを４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの形状に加工し、耐火物４、５とした。耐火物４の気孔率は５％、耐火物５の気孔率は３％であった。
【００２２】
次に、シリコーン成分１０％の市販のシラン系吸水防止剤をトルエンで希釈して各種撥水処理剤を作製した。
【００２３】
耐火物１〜５の片表面に撥水処理剤をハケ塗り法により塗布した後、常温で３０分乾燥してコークス炉炉頂用耐火物を作製した。作製したコークス炉炉頂用耐火物に使用した耐火物および撥水処理剤のシリコーン成分量を表２、表３に示す。
【００２４】
続いて、接触角測定装置を用いてコークス炉炉頂用耐火物の撥水処理剤を塗布した面と水との接触角を測定した。接触角の測定箇所はコークス炉炉頂用耐火物の撥水処理剤を塗布した面に３ｃｍ間隔で５箇所とした。接触角が１００度以上の場合を○、８０度以上１００度未満の場合を△、８０度未満の場合を×として、表１、表２に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
本発明の方法によって作製した実施例１〜６のコークス炉炉頂用耐火物は全ての測定点において接触角が８０度以上と、良好な撥水性であった。それに対して、撥水処理剤中のシリコーン成分もしくは使用耐火物の気孔率が本発明の範囲外である比較例１〜４のコークス炉炉頂用耐火物は、測定点の一部もしくは全部の接触角が８０度未満となり、均一な撥水性を得ることができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係るコークス炉炉頂用耐火物の製造方法は、撥水性および耐用性に優れるコークス炉炉頂用耐火物を安価に製造することができるため有用である。
【技術分野】
【０００１】
本発明はコークス炉の炉頂に使用される耐火物の製造方法であって、特にペービングタイルと呼ばれるタイル状耐火物の製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、コークス炉炉頂の耐火物ライニングは、コンクリートのように施工部位に直接キャスタブル耐火物を流し込み施工する方法や、予めキャスタブル耐火物をプレキャストして大きな板状のタイルとして成形体を形成し、これを施工する方法などが一般的である。
【０００３】
また、ペービングタイルとしてキャスタブル耐火物のプレキャスト体を用いたり、プレキャスト体に釉薬を塗布した後加熱して表面をガラス化させ透水性を防止したものなどが使用されている。ペービングタイル用キャスタブル耐火物としては、温度変化による割れを抑制した低熱膨張性のものが用いられており、一般的にＡｌ２Ｏ３−ＳｉＯ２質やコージエライト質などが使用されている。
【０００４】
一方、耐火物への水や湿分の浸透防止技術として例えば特許文献１では、タンディッシュ堰れんがの表面に防水膜を形成し、その上に塩基性の被覆材層を形成することにより、被覆材の水分が堰れんがに侵入するのを防止し、堰れんがが予熱中に爆裂することを防止する技術が開示され、特許文献２では、遊離ＣａＯを含有する不焼成耐火物の結合剤にシリコーン系撥水剤を添加して、ＣａＯの消化を防止する技術が開示されている。
【０００５】
特許文献３では、一般式（１）ＲｎＳｉＸ４−ｎ（但し、式中Ｒは炭素数１〜１８の有機基、Ｘは炭素数１〜６のアルコキシ基、ハロゲン原子、アミノ基、ヒドロキシル基及びカルボキシル基を示す。ｎは１〜３の整数を示す。）で表されるオルガノアルコキシシラン（ａ）、及び／又は成分（ａ）の部分加水分解・縮合物類（ｂ）を５０重量％以上含有する撥水処理液を、キャスタブル耐火物のプレキャスト体の表面に塗布し、浸透させた後、硬化させてなることを特徴とするコークス炉炉頂タイルについて開示している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平６−１２６３９３号公報
【特許文献２】特開平７−０９７２５３号公報
【特許文献３】特開２００１−１９２６４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、雨水の浸透を防止するために、プレキャスト体の表面に釉薬を塗布した後、加熱して表面にガラス化した皮膜を形成させて透水性を防止したものにあっては、釉薬を塗布した後、釉薬が溶融してガラス化する温度以上、例えば１２００℃程度に加熱する必要があり、製造コストが高くなるという問題があった。また、ガラス皮膜は衝撃で剥離や亀裂を生じるため、雨水のような液体が侵入することを完全に防止することが困難であった。
【０００８】
特許文献１が開示する技術は、耐火物の消化を抑制するために樹脂で処理するものであるが、常温での水分あるいは湿分の影響を回避するものであり、直接雨水のような水に曝される状況では使用できない。
【０００９】
特許文献２が開示する技術は、坏土中への水分を抑制するために不定形耐火物中に結合材として非水系フェノール樹脂及びシリコーン系撥水剤を添加するものであり、耐火物表面に十分な撥水性が必要となるコークス炉の炉頂用耐火物には適用できない。
【００１０】
また特許文献３が開示する技術では、３００℃程度の温度までの十分な水の浸透防止効果が得られるが、撥水処理液中にオルガノアルコキシシラン及び／又は部分加水分解・縮合物類を多く含有するため粘性が高く、塗布時に塗膜状になるため均一な塗布が難しく、さらに特殊な撥水処理液であるためコストが高いという問題がある。また、プレキャスト体の片表面に撥水処液を塗布した後に自然放置し、さらに１５０℃で１日間加熱し撥水処理剤を硬化させなければならず、製造日数がかかるという問題がある。
【００１１】
本発明は、高価な撥水処理剤を使用することなく、短時間の工程で製造することができ、かつ撥水性、耐用性に優れるコークス炉炉頂用耐火物の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本願発明者らは高価な撥水処理剤を使用することなく、短時間の工程で製造することができ、かつ撥水性、耐用性に優れるコークス炉炉頂用耐火物を製造する方法を鋭意研究し、本発明に至った。本願発明者らは、耐火物の表面に撥水処理剤を塗布するにあたり、その撥水処理剤の有効成分を適切に調整することにより、長時間の熱処理工程を必要とせずに十分な撥水性を有するコークス炉炉頂用耐火物が製造できることを見出した。また、適切な気孔率の耐火物を使用することにより、より確実に十分な撥水性を得ることを見出した。
【００１３】
すなわち、本発明は、シリコーン樹脂を有機溶剤で希釈しシリコーン成分が０．０１〜１０％である撥水処理剤を調整する工程、気孔率が５〜４０％である耐火物の表面に前記撥水処理剤を塗布する工程、前記撥水処理剤を塗布した耐火物を乾燥させる工程とからなるコークス炉炉頂用耐火物の製造方法に係る。
【発明の効果】
【００１４】
本発明によれば、高価な撥水処理剤を使用することなく、短時間の工程で、撥水性および耐用性に優れるコークス炉炉頂用耐火物を得ることができる。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
本発明の撥水処理剤は、シリコーン樹脂を有機溶剤で希釈してシリコーン成分が０．０１〜１０％となるように調整する。シリコーン成分が０．０１％よりも少ないと十分な撥水性を得ることができず、１０％よりも多いと粘性が高くなり均一な塗布が困難になる、塗布後の乾燥に時間がかかるなどの問題がある。有機溶剤は特に限定されないが、例えばメタノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコール類、エチレングリコールモノメチルエーテル、プロピレングリコールモノメチルエーテル、テトラヒドロフラン、ジオキサンなどのエーテルアルコール及びエーテル類、アセトン、メチルエチルケトン、メチルイソブチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸ブチルなどのエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素系化合物類などを使用することができる。
【００１６】
本発明の耐火物の気孔率は５〜４０％である。さらに好ましくは１０〜２０％である。耐火物の気孔率が５％未満であると、撥水処理剤が内部まで十分に浸透せずに、撥水性が低下する。４０％以上では撥水処理剤が耐火物の内部まで浸透するが、耐火物表面の撥水性が低下するとともに、耐火物自体の強度が低下するという問題がある。
【００１７】
本発明の耐火物の材質としては、ＳｉＯ２系、ＳｉＯ２−Ａｌ２Ｏ３系、Ａｌ２Ｏ３系、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２系、ＺｒＯ２・ＳｉＯ２・Ａｌ２Ｏ３系、Ｃｒ２Ｏ３系、Ａｌ２Ｏ３・Ｃｒ２Ｏ３系、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系、ＭｇＯ系、ＭｇＯ・Ｃｒ２Ｏ３系、ＭｇＯ−ＣａＯ系、Ａｌ２Ｏ３−ＭｇＯ系、ＭｇＯ−Ａｌ２Ｏ３系、Ｃ系、ＳｉＣ系、Ｃ−ＳｉＣ系、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ系、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ−Ｃ系、ＭｇＯ−Ｃ系などの公知の材質を使用することができる。
【００１８】
本発明の耐火物は、各種酸化物、炭化物などの公知の原料を使用して、プレス成型、流し込み成形、スタンプ成形し、必要に応じて乾燥、焼成することにより製造することができる。成形の容易さから、キャスタブル耐火物を適度な流動性が得られる水量で混練して、所定の形状の型枠に流し込み、キャスタブルが硬化した後に脱枠する流し込み成形方法が好ましい。
【００１９】
本発明の耐火物の表面に撥水処理剤を塗布する方法は、例えばハケ塗り法、ローラー塗り法、エアースプレー法、含浸法、又はカーテンロールコート法などの方法により塗布することができる。
【実施例】
【００２０】
以下に実施例および比較例を提示して、本発明のコークス炉炉頂用耐火物の製造方法を説明する。
【００２１】
表１に示す配合割合のキャスタブル粉末に水分を添加してミキサーで混練し、混練物を作製した。前記混練物を４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの型枠に流し込み施工し、１日間自然養生した後に脱枠し、１００℃で１日間、さらに２００℃で１日間乾燥することにより耐火物１〜３を作製した。耐火物１〜３の気孔率を表１に示す。また、アルミナ質電鋳れんがを４０ｍｍ×４０ｍｍ×１６０ｍｍの形状に加工し、耐火物４、５とした。耐火物４の気孔率は５％、耐火物５の気孔率は３％であった。
【００２２】
次に、シリコーン成分１０％の市販のシラン系吸水防止剤をトルエンで希釈して各種撥水処理剤を作製した。
【００２３】
耐火物１〜５の片表面に撥水処理剤をハケ塗り法により塗布した後、常温で３０分乾燥してコークス炉炉頂用耐火物を作製した。作製したコークス炉炉頂用耐火物に使用した耐火物および撥水処理剤のシリコーン成分量を表２、表３に示す。
【００２４】
続いて、接触角測定装置を用いてコークス炉炉頂用耐火物の撥水処理剤を塗布した面と水との接触角を測定した。接触角の測定箇所はコークス炉炉頂用耐火物の撥水処理剤を塗布した面に３ｃｍ間隔で５箇所とした。接触角が１００度以上の場合を○、８０度以上１００度未満の場合を△、８０度未満の場合を×として、表１、表２に示す。
【００２５】
【表１】
【００２６】
【表２】
【００２７】
【表３】
【００２８】
本発明の方法によって作製した実施例１〜６のコークス炉炉頂用耐火物は全ての測定点において接触角が８０度以上と、良好な撥水性であった。それに対して、撥水処理剤中のシリコーン成分もしくは使用耐火物の気孔率が本発明の範囲外である比較例１〜４のコークス炉炉頂用耐火物は、測定点の一部もしくは全部の接触角が８０度未満となり、均一な撥水性を得ることができなかった。
【産業上の利用可能性】
【００２９】
本発明に係るコークス炉炉頂用耐火物の製造方法は、撥水性および耐用性に優れるコークス炉炉頂用耐火物を安価に製造することができるため有用である。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコーン樹脂を有機溶剤で希釈しシリコーン成分が０．０１〜１０％である撥水処理剤を調整する工程、気孔率が５〜４０％である耐火物の表面に前記撥水処理剤を塗布する工程、前記撥水処理剤を塗布した耐火物を乾燥させる工程とからなるコークス炉炉頂用耐火物の製造方法。
【請求項１】
シリコーン樹脂を有機溶剤で希釈しシリコーン成分が０．０１〜１０％である撥水処理剤を調整する工程、気孔率が５〜４０％である耐火物の表面に前記撥水処理剤を塗布する工程、前記撥水処理剤を塗布した耐火物を乾燥させる工程とからなるコークス炉炉頂用耐火物の製造方法。
【公開番号】特開２０１２−１７７０６４（Ｐ２０１２−１７７０６４Ａ）
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−５５９２３（Ｐ２０１１−５５９２３）
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年９月１３日（２０１２．９．１３）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年２月２５日（２０１１．２．２５）
【出願人】（０００００１９７１）品川リフラクトリーズ株式会社 (112)
【Ｆターム（参考）】
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