耐火物バインダーの一般的な結合方法

耐火物バインダーは、耐火物粉末を特定の方法で固体の形に組み合わせて機械的強度を向上させる材料です。, 耐熱性, 耐震性, およびその他のプロパティ. 一般的な耐火物配合方法には次のようなものがあります。:

油圧結合

油圧結合, 水圧硬化とも呼ばれます, バインダー間の反応に依存します (セメントなどの) 特定の温度と湿度条件下で水を加えて、セメント硬化効果を生み出す水和生成物を生成します。. 水和反応とセメント硬化によって生じる強度は時間に依存するため、, 温度, と湿度の状態, 適切な硬化が必要です. 一般的な結合剤にはアルミノケイ酸塩セメントが含まれます. アルミン酸カルシウムセメントの場合 (一次水和ミネラル CaO・Al2O3 および CaO・2Al2O3 を含む) 水と混ぜられている, 加水分解と水和反応が起こります, 六角形のフレークまたは針状の水和物CaO・Al2O3・10H2Oが析出する (CAH10) および2CaO・Al2O3・8H2O (C2AH8), または立方晶粒状3CaO・Al2O3・6H2O (C3AH6) 水和物と酸化アルミニウムゲル (Al2O3ゲル). これにより、凝集性の結晶ネットワークが形成されます。, 束縛につながる.

同様に, 反応性酸化アルミニウムが水和反応し、単斜晶系の板状結晶を生成します。, 繊維状の, または粒状の三水酸化アルミニウム鉱物 (バイヤライト, Al2O3 3H2O) 斜方晶系板状ベーマイト (ベーマイト, Al2O3・(1-2)H2O), 拘束力のある行動を引き起こす.

化学結合

ウォーターグラスバインディング: ケイ酸ナトリウムを使用する (水ガラス) バインダーとして, 耐火物粉末と混合する, 形を整えて乾燥させて固めます.

耐火モルタル: 耐火材料粉末を耐火モルタルバインダーと混合して、耐火モルタル状の混合物を形成します。, 形を整えて乾燥させて結合を実現します.

重縮合結合

高分子有機バインダーを使用した化学結合には、特定の条件下で特定の触媒または架橋剤との縮重合反応が含まれます。, 三次元網目構造を形成し、結合力を高めます。. 一般的なバインダーには、フェノール ホルムアルデヒド樹脂や直鎖フェノール ホルムアルデヒド樹脂などの樹脂が含まれます。.

フェノールホルムアルデヒド樹脂に酸触媒を加えて加熱した場合, それは縮合反応を起こします, より高い結合強度につながります. 同様に, 直鎖状フェノールホルムアルデヒド樹脂をヘキサメチレンテトラミンと組み合わせる場合 (ウロトロピン) そして加熱された, 架橋反応が起こる, 凝縮によりネットワーク構造を形成し、良好な結合強度を提供します。.

セラミックボンディング

比較的低温で行われる固相-液相焼結プロセスによって強度が達成されます。. 固液焼結を促進し、液相の形成を促進するため, 低融点物質の添加が必要になる場合が多い, フラックスとして作用する, ミックスに. 例えば, アルミナベースの乾燥混合物中, ホウ酸を添加すると、450～550℃で粘着性の液相が形成されます。, これは耐火骨材を互いに接着するのに役立ちます. 続いてα-Al2O3との固液反応が起こります。, より高い融点を持つ化合物の形成につながる, 2Al2O3・B2O3など (1035℃付近で安定して溶ける) または9Al2O3・B2O3 (1930℃付近で安定して溶ける), こうしてコランダムの集合体が結合します.

同様に, 珪酸質の乾燥振動混合物中で, 500～1000℃の範囲で焼結助剤としてホウ酸またはホウ砂を添加すると焼結が促進されます。, その結果、セラミック結合が形成されます. この種の乾式振動混合物, 低温から中温での焼結助剤の添加に依存します。, 各種高周波誘導炉のライニングや取鍋口の充填材として広く使用されています。.

接着剤による接合

接着結合は、液体バインダーが複数の作用を組み合わせて利用するときに生じる結合の一種です。, 吸着も含めて, 拡散, 静電気引力, と毛細管力, 接着剤拡散の織り交ぜた層を作成する. このプロセスにより結合強度が生まれます.

接着剤による接合はいくつかの種類に分類できます:

1. 吸着効果: これには物理的な吸着も含まれます, 分子間力によって分子が互いに引き付けられる場所 (ファンデルワールス軍), および化学吸着, 化学結合を含む相互作用によって起こります. 接着では両方の吸着が同時に起こる場合があります.
2. 拡散効果: これには、接着剤と被着体の分子の熱運動による相互拡散と浸透が含まれます。. これにより、界面に拡散層が形成されます。, その結果、強くて安全な絆が生まれます.
3. 静電相互作用: 接着剤と被着体との界面, 二重電気層があります. この二重電気層の静電引力により結合が発生します。.

接着結合を生み出すバインダーは、多くの場合、本質的に有機的で一時的なものです。. 室温または低温で機能し、中高温の熱処理を受けると焼失します。. 例としては、デンプンなどの材料が挙げられます。, カルボキシメチルセルロース, そしてポリビニルアルコール. 一部のバインダーは半永久的です; 中～高温熱処理後, 炭素ネットワーク結合を形成する残留炭素を残します。. 例としてはアスファルトなどの素材が挙げられます。, フェノールホルムアルデヒド樹脂, 残留炭素含有量の高いエポキシ樹脂. しかし, これらのタイプの結合剤は、還元条件下での使用にのみ適しています。. 一部の無機バインダーも良好な接着力を示します。, リン酸二水素アルミニウムなど, ケイ酸ナトリウム, そしてシリカゾル. 接着バインダーは耐火モルタルに一般的に使用されます, コーティング, スプレーコーティング, 混合物を突き固める.

凝集結合

凝集結合はファンデルワールス力に依存します, 水素結合も含めて, 接近または接触するコロイド粒子またはナノまたはサブミクロンスケールの超微粒子間の架橋効果. DLVO理論によると, コロイド粒子間にはファンデルワールス力が存在します. 粒子同士が近づくと, 粒子表面の二重電気層の重なりによって反発が発生します。. コロイド溶液の安定性と凝集性 (サスペンション) 粒子間の引力と斥力の相対的な大きさに依存する. 凝集結合を示すことができる材料には、粘土微粒子が含まれます, 酸化物超微粉, シリカゾル, アルミゾル, シリカアルミナゾル.