JPH0521867B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明は、加熱炉等の高温に晒される耐火断
熱レンガ相互間又はこれと鉄板との間に生じた隙
間や電気オーブントースター等の家庭電気製品に
おいて断熱壁を形成するため使用される空間部等
にポンプ圧送手段で容易に充填しあるいは流し込
むことができる断熱用の充填圧入材として、ある
いは、各種表面への断熱吹付け施工材又はコテ塗
り材として、さらには種々の断熱性成形材料素材
等として広範に利用できる不定形耐火断熱材組成
物に関する。

［従来の技術］ 例えば、加熱炉等の高温に晒される炉壁におい
ては、その耐火断熱レンガやセラミツクフアイバ
ー等の断熱材相互の間あるいはこれらの断熱材と
の路壁鉄皮と間に発生した隙間や亀裂を補修する
ため、これらの隙間や亀裂内に不定形耐火断熱材
を充填することが行われている。

そして、このような目的で使用される不定形耐
火断熱材としては、例えば、セラミツクフアイバ
ーバルクと、アルミナ粉等の粉末充填材と、ポリ
エチレンオキサイドやカルボキシメチルセルロー
ス（CMC）等の増粘剤と、コロイダルアルミナ
やコロイダルシリカ等の結合剤とを所定の割合で
水に分散又は溶解させたもの（特開昭57−67783
号公報）、セラミツク繊維と、コロイド状シリカ
と、アクリル重合体、ポリエチレンオキサイド、
ヒドロキシエチルセルロース、CMC、ポリアミ
ド等の密着増進剤とを所定の割合で水や低級アル
コール等の液体ビヒクル中に分散又は溶解させた
もの（特開昭52−96608号公報）、セラミツクフア
イバー、分散剤としてのポリエチレンオキサイド
と、コロイダルシリカ又はこのコロイダルシリカ
とコロイダルアルミナとの混合物からなる無機結
合剤と、ノニオン活性剤、アニオン活性剤、グリ
コール、グリコールエーテルあるいはこれらの混
合物からなる安定化剤とを所定の割合で水に分散
させたもの（特開昭58−35380号公報）等が知ら
れている。

しかしながら、特開昭57−67783号公報記載の
ものは、注入器を操作して隙間や亀裂内に注入充
填されるペースト状組成物であり、しかも、アル
ミナ粉等の粉末充填材やコロイダルアルミナやコ
ロイダルシリカ等の無機結合剤が配合されてお
り、このために隙間や亀裂の空隙が狭くなればな
るほどその狭い空隙内への充填が困難になるほ
か、ポンプ等の手段で配管、特にフレキシブルチ
ユーブ内を圧送するとこの配管内でセラミツクフ
アイバーが凝集造塊し、いわゆるダマが生成して
配管閉塞の問題が生じ、しかも、ポリエチレンオ
キサイドやカルボキシメチルセルロース（CMC）
等の増粘剤を使用していることから耐熱性に劣
り、高温条件下では熱収縮を起こして緻密な充填
が難しいという問題がある。

また、特開昭52−96608号公報記載のものは、
液状ビヒクルに対して不溶性のコロイド状シリカ
が必須成分として配合されており、上記特開昭57
−67783号公報記載のものと同様に、狭い空隙内
への充填が困難であるほか、コロイダルシリカを
用いるとPHが９以上となり、分散した繊維が凝集
して流動性が低下し、配管内ポンプ圧送性が悪く
なるという問題がある さらに、特開昭58−35380号公報記載のものも、
分散剤としてのポリエチレオキサイドと、コロイ
ダルシリカ又はこのコロイダルシリカとコロイダ
ルアルミナとの混合物からなる無機結合剤とを使
用するものであり、上記特開昭57−67783号公報
記載のものと同様に、狭い空隙内への充填が困難
であり、また、配管内ポンプ圧送性が悪くなると
いう問題点があるほか、耐熱性に劣り高温条件下
では熱収縮を起して緻密な充填が難しいという問
題がある。

［発明が解決しようとする課題］ 本発明者らは、かかる観点に鑑み、隙間や亀裂
等の狭い空隙内への充填性や配管内ポンプ圧送性
に優れ、しかも、隙間や亀裂内で熱収縮を起さず
確実にその空隙部を充填することができる不定形
耐火断熱材組成物について鋭意研究を重ねた結
果、無機質繊維に対して水溶性ポリアクリル系分
散媒と界面活性剤及び水とを特定の割合で分散配
合させたものは、無機質繊維の解繊及びそのい保
持性に優れるだけでなく、流動性も向上してポン
プ圧送により狭い空隙内へ確実に充填できるほ
か、高温域での優れた熱間膨張性を有して確実に
空隙部を充填できることを見出し、本発明に到達
した。

従つて、本発明の目的は、隙間や亀裂等の狭い
空隙内への充填性や配管内ポンプ圧送性に優れ、
しかも、隙間や亀裂内で確実にその空隙部を充填
することができる不定形耐火断熱材組成物を提供
することにある。

また、本発明の他の目的は、このような優れた
性能を有する不定形耐火断熱材組成物を製造する
ための製造方法を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ すなわち、本発明は、無機質繊維100重量部に
対して、水溶性ポリアクリル系分散媒１〜10重量
部、界面活性剤0.05〜１重量部及び水200〜500重
量部の割合で、かつ、上記無機質繊維が解繊した
状態で均一に分散配合されている不定形耐火断熱
材組成物である。また、本発明は、無機質繊維に
対して界面活性剤を希釈した水を散布してヘンシ
ルミキサーで解繊処理することにより無機質繊維
の解繊分散体を調製し、また、水溶性ポリアクリ
ル系分散媒を水に溶解又は分散させて水分散媒液
を調製し、上記無機質繊維の解繊分散体とこの水
分散媒液とを混合して均一に分散配合させ、次い
で脱気処理する不定形耐火断熱材組成物の製造方
法である。

本発明において、無機質繊維としては、岩綿、
スラグウール、鉱滓綿等の称されるロツクウール
や、シリカ・アルミナ系セラミツクフアイバー、
ムライトフアイバー、シリカフアイバー、アルミ
ナフアイバー、ジルコニアフアイバー、窒化硼素
フアイバー等のセラミツクフアイバー等を挙げる
ことができる。また、ロツクウールに対してセラ
ミツクフアイバーを適宜混合することは、耐熱度
が向上し、かつ、両者が絡み挙つて収縮率の低減
が防止されるという効果が生じ、好ましい。な
お、ロツクウールを使用する場合は、PHが下つて
ロツクウールが凝集し易くなるので、予めカルシ
ウムイオン溶出防止剤として例えばトリポリリン
酸二水素アルミニウムをロツクウール100重量部
に対し0.1〜６重量部の範囲で添加しておくのが
好ましい。そして、これらの無機質繊維は、それ
が非解繊状態であつても、また、解繊状態であつ
ても使用することができるが、コストの点からは
好ましくは非解繊状態の繊維を使用するのがよ
い。

また、本発明で使用する水溶性ポリアクリル系
分散媒としては、それが無機質繊維を均一分散状
態に保持させるマトリツクス作用と施工時の良流
動性や耐熱性を保持させるために必要であつて、
いわゆる接着作用の有するものは不要であり、例
えば、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリアクリル
酸カリウム等のポリアクリル酸金属塩やポリアク
リル酸アンモニウム等のポリアクリル酸アルカリ
塩、ポリアクリルアミド、アクリルアシドとアク
リル酸アルカリ塩との共重合体等を挙げることが
できる。特に、水溶性や耐熱性の点から、好まし
くはポリアクリル酸アルカリ塩であり、より好ま
しくはポリアクリル酸ナトリウムである。

さらに、この水溶性ポリアクリル系分散媒と共
に使用される界面活性剤は、無機質繊維を解繊さ
せ、繊維の凝集を防ぐために必須であり、例え
ば、高級脂肪酸のアルカリ塩、アルキル硫酸塩、
アルキルスルホン酸塩、アルキルアリールスルホ
ン酸塩等のアニオン系界面活性剤や、高級アミン
ハロゲン酸塩、第四アンモニウム塩等のカチオン
系界面活性剤や、ポリエチレングリコールアルキ
ルエーテル、ポリエチレングリコール脂肪酸エス
テル等のノニオン系界面活性剤や、アミノ酸等の
両性界面活性剤等を挙げることができ、これらは
使用する無機質繊維の種類や水溶性ポリアクリル
系分散媒の種類等に応じて１種又は２種以上を適
宜選択して使用できる。なお、無機質繊維がセラ
ミツクフアイバーの場合には好ましくはアニオン
系界面活性剤、より好ましくはアルキルベンゼン
スルホン酸ナトリウムである。また、無機質繊維
がロツクウールの場合には、好ましくは、カチオ
ン系とアニオン系とを２段階で添加するのがよ
い。すなわち、先ずカチオン系界面活性剤のアル
キルアミン系を添加し、予備解繊した後でアニオ
ン系界面活性剤を添加して解繊処理する。一次解
繊によつて繊維が柔軟化し、二次解繊の解繊度を
向上させる作用がある。

本発明の不定形耐火断熱材組成物を配合割合に
ついては、無機質繊維100重量部に対して、水溶
性ポリアクリル系分散媒が１〜10重量部、好まし
くは２〜６重量部であり、界面活性剤が0.05〜１
重量部、好ましくは0.1〜0.5重量部であり、ま
た、水が200〜500重量部、好ましくは300〜450重
量部である。水溶性ポリアクリル系分散媒の使用
量については、それが少なすぎると分散媒として
の作用が発揮されず、反対に多すぎるとコスト高
になるだけでなく流動性が低下して狭い空隙内へ
の充填性等が悪化する。また、界面活性剤の使用
量については、少なすぎると分散剤としての作用
が発揮されず、反対に多すぎるとかえつて無機質
繊維が凝集する場合がある。さらに、水の使用量
については、少なすぎると粘度が高くなりすぎて
狭い空隙内への充填性が低下し、反対に多すぎる
と粘度が小さくなりすぎて使用時にダレの問題が
生じる。この水の使用量については、その用途や
使用法等によつて上記範囲内で適宜調整するのが
よく、例えば狭い空隙内への圧入材とする場合に
は水の使用量を多めにするのがよく、反対に成形
材料とする場合には水の使用量を少なめにするの
がよい。なお、上記本発明組成物に対しては、そ
の耐熱性向上のために、特に無機質繊維がセラミ
ツクフアイバーである場合には、アルミナゾル
（中性）を全体の配合組成物に対し１〜10重量％、
好ましくは４〜８重量％の範囲で配合することが
できる。

このような組成を有する本発明の不定形耐火断
熱材組成物は、例えば以下に示す荷重流動性試験
における圧入荷重が通常0.3Kg／cm²・Ｇ以下、好
ましくは0.2〜01Kg／cm²・Ｇの範囲内であり、こ
の圧入荷重が0.3Kg／cm²・Ｇを越えると配管内、
特にフレキシブルチユーブ内でのポンプ圧送性が
低下し、スネークポンプ等のポンプによりポンプ
圧送する際に例えば10mmφ程度のゴムホースで閉
塞の問題が発生する場合がある。なお、この荷重
流動性試験は、下方に３mmφの大きさの流出口を
有する長さ300mm×30mmφの大きさのシリンダー
内に不定形耐火断熱材組成物を上記流出口から
200mmの高さまで装入し、不定形耐火断熱材組成
物をその上方から28mmφの径のピストンで押圧
し、流出口から不定形耐火断熱材組成物が流出し
始めるときの荷重を測定し、その値を圧入荷重と
して評価するものであり、この際の荷重の測定
は、通常、装置全体を秤の上に載せた状態で行わ
れる。

次に、本発明の不定形耐火断熱材組成物を調製
するには、上記無機質繊維、水溶性ポリアクリル
系分散媒、界面活性剤及び水を所定の割合で配合
し、回転翼を有して回転数の調整が可能な適当な
混練機、好ましくはヘンシルミキサーを使用し均
一に混練すればよいが、好ましくは以下の手順で
行うのがよい。

先ず、ヘンシルミキサーを使用し、無機質繊維
の全量と界面活性剤の全量とを全体の15〜60重量
％、好ましくは20〜50重量％の水とを回転数1000
〜2000rpm、好ましくは1200〜1500rpmで５〜20
分間、好ましくは５〜10分間混練し、無機質繊維
が解繊処理された無機質繊維分散体を調製する。
回転数が低すぎると解繊不良が生じ、反対に高す
ぎると繊維の造粒が起つてダマ発生の原因にな
り、また、混練時間が少なすぎると界面活性剤の
分散、浸透が不足してダマ発生の原因になり、反
対に長すぎても繊維が造粒されてダマ発生の原因
になる。

また、水溶性ポリアクリル系分散媒の全量を残
りの水に添加し、例えばハンドミキサー等の手段
で３〜10分間、好ましくは５〜８分間混合し、水
分散媒液を調製する。この際の混合時間は、３分
より少ないとママコができる虞があり、反対に10
分以上混合してもあまり変化がない。

次に、このようにして調製された無機質繊維分
散体と水分散媒液とを混練機、好ましくはヘンシ
ルミキサー内に装入し、回転数1000〜1500rpmで
３〜10分間混練した後で、次いで回転数200〜
500rpm、真空度600〜700mmHg、好ましくは650
mmHg程度及び処理時間３〜10分間、好ましくは
４〜６分間の条件で脱気処理する。混練時間が少
なすぎると均一性が不十分になり、長すぎると粘
着性が過剰になる。また、脱気処理することによ
り、組成物中の気泡が減少し、密度が1.0〜1.15
ｇ／cm²程度に向上し、これによつて配管内ポンプ
圧送性が向上する。

本発明の不定形耐火断熱材組成物は、加熱炉等
の炉壁に生じた隙間や亀裂等の空隙部の補修材
料、このような炉壁の表面に生じた損傷部の補修
材料、例えば電気オーブントースター等の家庭電
気製品における断熱壁を成形するための成形材料
等多くの用途に使用でき、また、それぞれの用途
に応じて使い易い状態に調整することができる。
すなわち、例えば加熱炉等の炉壁に生じた隙間や
亀裂等を空隙部を補修材料として使用する場合に
は本発明の不定形耐火断熱材組成物をそのまま充
填圧入材、流し込み材等として使用できる。ま
た、例えば炉壁の表面に生じた損傷部の補正材料
として使用する場合には本発明の不定形耐火断熱
材組成物をそのままあるいは適当な耐熱性結合
剤、例えば中性コロイダルアルミナや中性リン酸
アミン系バインダーを配合して適当な粘度に調整
した後吹付け施工材、コテ塗り材等としても使用
できる。さらにまた、断熱壁を成形するための成
形材料として使用する場合には本発明の不定形耐
火断熱材組成物にアルミナ粉、シリカ粉、粘度等
の骨材とコロイダルアルミナ、リン酸系バインダ
ー等の耐熱性結合剤とを添加配合し、プレス成形
用材料や押出成形用材料等として使用でき、必要
により成形後に焼成処理して耐熱性無機質成形体
を製造することができる。

なお、本発明の不定形耐火断熱剤組成物にコロ
イダルシリカを使用すると、無機質繊維がセラミ
ツクフアイバーである場合には、PHが上昇したゼ
ーター電位が変化することから繊維の凝集が起
り、ダマ発生の原因になり、また、無機質繊維が
ロツクウールである場合には、PHが上昇すること
から繊維の凝集が起り、ダマ発生の原因になる。
このため、無機質繊維がセラミツクフアイバーで
ある場合にはコロイダルアルミナを使用するのが
よく、また、無機質繊維がロツクウールである場
合には解繊時に使用するトリポリリン酸二水素ア
ルミニウムを増量して使用するのがよい。そし
て、これらコロイダルアルミナを配合する場合の
使用量やトリポリリン酸二水素アルミニウムを増
量する場合のその割合は、組成物全体に対して１
〜20重量％、好ましくは１〜10重量％の範囲内が
よい。

［作用］ 本発明では、水溶性ポリアクリル系分散媒と界
面活性剤の併用によつて、解繊された無機質繊維
を均一な分散状態に保持させるマトリツクス作用
が発揮されるため、その流動性が向上し、ポンプ
圧送性等の効果が発揮される。

［実施例］ 以下、実施例及び比較例に基いて、本発明を具
体的に説明する。

実施例 １ 容量500のヘンシルミキサーに非解繊状態の
セラミツクフアイバー（新日鐵化学(株)製商品名：
エスフアイバーSC1260）30Kgと、水51Kgと、界
面活性剤としてアルキルベゼンスルホン酸ナトリ
ウム（花王(株)製商品名：ネオペレツクスＦ−25）
0.08Kgとを仕込み、回転数1500rpm及び処理時間
８〜10分の条件で混練し、無機質繊維分散体を調
製した。

一方、水80Kg中にポリアクリル酸ナトリウム１
Kgを添加し、７分間撹拌してこのポルアクリル酸
ナトリウムが溶解した水分散媒液を調製した。

次に、このようにして調製した水分散媒液を調
製された上記無機質繊維分散体が入つているヘン
シルミキサー中に添加し、回転数1500rpm及び処
理時間５分の条件で混練し、引続き回転数
300rpm、真空度650mmHg及び処理時間５分の条
件で脱気処理し、耐火断熱材組成物を調製した。

この実施例の耐火断熱材組成物は、繊維が練り
のり状であつてその密度が1.12±0.02ｇ／m³であ
り、針入度計により測定したその稠度（JIS Ｒ−
2506）が320±10であつた。

また、この耐火断熱材組成物について荷重流動
性試験を行つた結果はその圧入荷重が0.16Kg／
cm²・Ｇであり、また、直読式膨張計により200〜
1000℃の温度範囲で測定した熱間膨張率は第１図
に示す通りであつた。

なお、この実施例の耐火断熱材組成物につい
て、JIS Ａ 1321法による不燃性試験を行つた結
果は、その発煙試験及び排ガス温度のいずれも基
準に達しており、不燃材料として合格品であるこ
とが確認された。

比較例 １ ポリアクリル酸ナトリウムに代えてカルボキシ
メチルセルロース（CMC）を使用した以外は、
上記実施例１と同様にして耐火断熱材組成物を調
製し、実施例１と同様にしてその荷重流動性試験
による圧入荷重と熱間膨張率とを測定した。圧入
荷重は0.41Kg／cm²・Ｇ以上であり、また、熱間膨
張率は第１図に示す通りであつた。

比較例 ２ 界面活性剤であるアルキルベンゼンスルホン酸
ナトリウムに代えて、増粘剤であるポリエチレン
オキサイド（PEO）を使用した以外は、上記実
施例１と同様にして耐火断熱材組成物を調製し、
実施例１と同様にしてその荷重流動試験による圧
入荷重と熱間膨張率とを測定した。結果は、圧入
荷重が1.3Kg／cm²・Ｇ以上であり、また、熱間膨
張率は第１図に示す通りであつた。

この圧入荷重の結果を実施例１の耐火断熱組成
物の場合と比較すると、実施例１の場合は0.16
Kg／cm²・Ｇであつて、この比較例２の場合の約1/
１０程度であり、実施例１の耐火断熱組成物は、こ
の比較例２のものに比べて、狭い空〓内への充填
性や配管内ポンプ圧送性に極めて優れていること
が判明した。

また、第１図に示す熱間膨張率の結果から明ら
かなように、この比較例２の耐火断熱組成物の場
合には加熱温度800℃までの間においてその体積
が収縮しているのに対し、上記実施例１の耐火断
熱組成物においては、比較例２の場合と反対に、
加熱温度800℃までの間においてその体積が少し
づつ膨張しており、実施例１の耐火断熱組成物
は、この比較例２のものに比べて、高温域におい
て空〓部に対する優れた充填性を示すことが判明
した。

比較例 ３ 耐火断熱材として市販の無機質断熱充填材を使
用した以外は、上記実施例１と同様にしてその荷
重流動性試験による圧入荷重を測定した。結果は
0.4Kg／cm²・Ｇであつた。

［発明の効果］ 本発明の不定形耐火断熱材組成物は、水に対し
て優れた分散性を示し、狭い空隙内へ確実に充填
できるほか、配管内ポンプ圧送性にも優れ、しか
も、高温域での優れた熱間膨張性を有して確実に
空隙部を充填でき、断熱用の充填圧入材、流し込
み材、吹付け施工材又はコテ塗り材、さらには
種々の断熱材を製造する際の成形材料として広範
に利用でき、また、本発明の方法によれば、この
ような優れた性能を有する不定形耐火断熱材組成
物を容易に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は各実施例及び比較例の不定形耐火断熱
材組成物の熱間膨張率を示すグラフ図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 無機質繊維100重量部に対して、水溶性ポリ
   アクリル系分散媒１〜10重量部、界面活性剤0.05
   〜１重量部及び水200〜500重量部の割合で、か
   つ、上記無機質繊維が解繊した状態で均一に分散
   配合されていることを特徴とする不定形耐火断熱
   材組成物。 ２ 無機質繊維に対して界面活性剤を希釈した水
   を散布してヘンシルミキサーで解繊処理すること
   により無機質繊維の解繊分散体を調製し、また、
   水溶性ポリアクリル系分散媒を水に溶解又は分散
   させて水分散媒液を調製し、上記無機質繊維の解
   繊分散体とこの水分散媒液とを混合して均一に分
   散配合させ、次いで脱気処理することを特徴とす
   る不定形耐火断熱材組成物の製造方法。