[发明专利]酚醛树脂涂布的耐火聚集料

说明书

                      发明背景

发明领域

本发明涉及树脂涂布的聚集料、特别是树脂涂布的耐火聚集料，其可用于成形耐火型材，例如炉衬、砖、汤道砖、水口套、滑动阀和其它耐火结构，且涉及它们使用的方法。

相关技术的描述

在耐火材料工业中公知的是，通过将粒状耐火材料及作为粘合剂的溶剂和树脂的混合物混合以制成整块结构、砖和其它型材。成形所得的耐火材料和粘合剂物料并加热该物料以除去溶剂和硬化所述树脂。

然而，此种已有的加热方法除去了大量的溶剂，这对大气是不利的污染物。

一直需要避免环境的污染和其它与含有溶剂的耐火颗粒状混合料和该现有技术的方法相关的其它有害物。

                    发明概述

因此，本发明的目的是在不使用与现有技术体系相关的大量溶剂的情况下制成树脂涂布的耐火混合料。

本发明的又一个目的是将基本上不含溶剂的耐火颗粒料制成整块结构、砖和其它型材，通过使用含有少量或不含有溶剂的粘合剂将耐火颗粒料粘合成这些型材。

进一个目的是在降低环境污染的同时得到能够制成单块结构和其它型材的耐火混合料。

通过下列描述的优选实施方案，本发明的这些和其它目的将是明显的。

                优选实施方案的描述

耐火材料、特别是耐火颗粒料(以下称之为“耐火聚集料”)在诸如为熔融铁和非铁金属的冶炼、处理和输送的高温环境下是特别适用的。

耐火聚集料包括表现出耐火性能的如下材料，诸如碳化硅、氧化铝、氧化镁、煅烧白云石、石墨、碳、二氧化硅、氧化锆和其它金属氧化物、氮化物、碳化物等等。

耐火聚集料通常有各种颗粒尺寸或可被粉碎和/或筛分以得到所需的颗粒尺寸范围。但是颗粒尺寸在本发明中不是关键的，我们使用的耐火聚集料范围是从通过5目直至保留在300目的筛网(-5至300目)，优选-5至100目。(在本申请中的所有筛网尺寸指的是美国目单位制)。

本发明的耐火聚集料是例如通过将耐火聚集料放置在加热炉中或其它合适的加热设备中加热至活化热固化树脂而将其转变成B-阶段的温度或软化热塑性树脂的温度，通常在140°F-500°F，优选250°F-375°F之内。

一旦加热之后，将树脂材料混入至耐火聚集料中并剧烈混合以均匀地分散和/或熔融所述树脂，该树脂变得涂布至所述耐火聚集料的表面上。基于所述聚集料的重量为1-15重量％，优选5-15重量％的树脂用量通常是足以涂布所述耐火聚集料。在一定程度上，树脂的用量将依赖于聚集料的表面积，其将随着聚集料的尺寸相反地变化。前述的重量百分比是基于固体的重量，例如粉末形式的树脂。如果使用树脂溶液，重量百分比构成溶液的树脂固体的重量。

一旦涂布之后，聚集料就可以分批包装以输送至使用场所，或直接用于制成耐火型材、砖和其它耐火材料通常使用的型材。

成形可在模具中或依靠表面进行。耐火聚集料可依靠设备例如盛钢桶或炉子的内表面投射，可以被冲压、压延或压缩且当冷压时将表现出高的生坯强度。当成形时，所得的耐火物料将不放射出有害的溶剂蒸气由此降低了着火或爆炸的风险且将降低环境污染且对工人健康的威胁。

作为合适的树脂类材料，可使用公知为酚醛树脂类(特别是线形酚醛树脂)的那类合成树脂，它们是基于酚醛体系的反应产物的热塑性树脂。

酚醛树脂通常被视为包含热固性树脂(“可熔酚醛树脂”)和热塑性树脂(“线形酚醛树脂”)。 可从这些树脂体系得到的不同性能能够通过酚醛体系中各组分的相对比率而控制。

例如，可熔酚醛树脂是通过苯酚与摩尔过量的苯酚反应性醛反应而制得，通常是在作为缩聚催化剂的碱或碱土金属化合物存在下制得。它们也可通过使用不含金属的氢氧化季铵或有机胺作为催化剂而制备。

另一方面，为得到具有线形酚醛树脂的性能的树脂，那就是说，为得到在加热时不热固化的产物，必须将苯酚和醛以每摩尔苯酚为低于1摩尔醛的摩尔比率反应。

线形酚醛树脂可使用合适的酸催化剂制得，其包括强无机酸例如硫酸、磷酸和盐酸以及有机酸例如草酸、水杨酸或酸酐，例如马来酸酐。