JPH0579908B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は無機質繊維をブロツクに成形し、この
ブロツクを炉壁の断熱材として使用する断熱炉壁
に関する。

〔従来の技術〕

従来からセラミツクフアイバーは、軽くて高耐
熱性や、低い熱伝導率といつた優れた特徴を有す
ることを利用して工業炉の断熱材として広く使用
されてきた。

セラミツクフアイバーを素材とする製品は、種
種あるが、主として、工業炉の断熱材として使用
されてきたものとして、ブランケツトやフエルト
といつたシート状の製品がある。

ブランケツトやフエルトを炉壁断熱材として使
用する場合は、通常、炉ケーシングにあらかじめ
取り付けられた耐熱性金属ピンに適当な厚みにな
るまで重ねながら突き刺し、耐熱性金属で作られ
たワツシヤー、ナツトで固定していた。この方法
を普通レヤーライニングと称している。

しかし、近年、高温炉への対応や施工時の時間
の短縮に対応するために、スタツクライニングが
多く採用されるようになつてきた。このスタツク
ライニングとは、例えば第１図イに示すように、
あらかじめ無機繊維で作つたブランケツトを、適
当な大きさの短冊に切断して、短冊状ブランケツ
ト１を作り、この短冊状ブランケツト１を多数圧
縮しながら積層した状態に並べ、積層方向に耐熱
性金属棒３を挿通し、炉ケーシングに溶接等で固
定した支持金具４で、該耐熱性金属棒３を支持す
る構造になつている。

一方、この短冊状ブランケツトは、そのシート
面に平行な方向に並んだ多数の単繊維から構成さ
れている。このことは単繊維はシートの切口に対
して垂直な面内に並んでいることを示す。したが
つて炉ケーシング１に対して単繊維は垂直な面内
に並んでいると言える。

このように炉ケーシング１に対して単繊維が垂
直面内に並んでいるため、短冊状ブランケツトを
積層方向に圧縮した時は容易に圧縮することがで
き、その圧縮力を解放した時、元の状態に戻ろう
とする復元力を持つている。そのため炉ケーシン
グに短冊状ブランケツトを積層しながら取り付け
る時は、復元力を熱間の使用時においても発揮す
るべく積層方向に強く圧縮しながら取り付ける。
このため、使用時に短冊状ブランケツトが熱収縮
を起しても、復元力によつて互いの短冊状ブラン
ケツトが作つている目地５には隙間が生じ難い。
このように従来のスタツクライニングは熱収縮に
よつて目地５が開き難い特徴と有している。別の
言い方をすると積層方向に強く圧縮しながら取り
付けると、積層方向の見掛けの熱収縮を減少する
ことができるといえる。

しかし、短冊状ブランケツトは切口に垂直な方
向に圧縮してもほとんど復元性がない。そのう
え、圧縮に対する抗力が非常に大きく、圧縮しな
がら取り付けることは不可能である。

こういつた理由により、積層方向と垂直な方向
では、復元力を期待できないから、熱間で目地５
が開いてくる。第１図ロにおいては、目地５がこ
れに相当する。さらに炉壁の厚み方向の寸法Ｄも
復元力がないから熱間の熱収縮で寸法が大きく減
じた。すなわち、他の２方向においては見掛けの
熱収縮を小さくすることができなかつた。このよ
うに従来の方法においては三次元方向のうち一方
向のみに対して見掛け上、熱収縮を小さくするこ
とができたが、他の方向に対しては小さくするこ
とができなかつた。その結果開いた目地５から熱
が炉壁の内部に侵入し、断熱効果を減ずる結果と
なつたり、耐熱性金属棒３が酸化され、消耗し、
ついには炉壁崩壊を招くということになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

本発明は従来のものがもつ上記のような問題点
を解消させ、熱間であらゆる方向に、復元力を有
する無機繊維質ブロツクの製造方法とこの無機繊
維質ブロツクを利用した断熱炉壁を提供すること
を目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

この目的を達成するために、本発明は次の工程
を踏む。

第一工程としてバルク状の無機繊維を空気不透
過性のフイルムで作つた袋に入れる。

無機繊維としては、セラミツクフアイバー、ア
ルミナ繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維等の
中から選ばれた一種または二種以上の混合物であ
る。その種類は必要とする耐熱性に応じて適時選
択すればよい。この時、あらかじめフエノールレ
ジン、ラテツクス、コロイド状シリカ等といつた
結合剤をバルク状の無機繊維に混合して使用して
もよい。結合剤は後の工程で行うところの糸によ
る形状の固定を助け、ブロツクに強度と硬さを与
える。有機結合剤の場合は高温で使用時に燃焼し
て焼失し、無機繊維は復元力を回復する。このよ
うに結合剤を使用する時は結合剤の種類に応じた
硬さの無機繊維ブロツクができるが、使用しない
場合は最も柔軟性のある無機繊維質ブロツクがで
きる。

空気不透過性のフイルムで作つた袋とは例えば
ビニールフイルム、ポリエチレンフイルム、ラテ
ツクスフイルム、紙、アルミ箔等といつた柔軟で
空気をあまり通さないシートなら全て使用可能
で、材質は問わない。さらにこの袋の口を密閉し
て内部を排気して減圧した時、多少空気が侵入し
ても減圧が維持できるなら、小さな孔が開いてい
ても使用できる。すなわち減圧の維持は排気速度
に関係する。

第二工程として、空気不透過性のフイルムで作
つた袋の口に細い管を挿入し、袋の口を閉じて細
い管から排気して袋の中を減圧する。

このように袋の内部の空気を排気して減圧する
と、袋の外の大気から均等に圧力を受けて体積を
減少しようとする。したがつて、中に詰められた
無機繊維はフイルムを介して大気から圧力を受け
る。つまり本発明で、フイルムは無機繊維に圧力
を伝える媒体の役目をしている。圧力の大きさは
フイルム面に対して垂直な方向で、その最大圧力
は単位平方センチメートル当り１キログラムであ
る。この圧力によつて、無機繊維は最初の形状と
相似で、小さい形状に圧縮され、その結果、密度
を増す。したがつて、密度は減圧の程度によつて
コントロールできる。

このように圧縮されたものは、内部の無機繊維
は弾力性を有しているから、若し袋の内部に空気
を導入すると袋を押し拡げて、元の寸法まで復元
しようとする能力を有している。

第三工程として均等に圧縮した無機質繊維を、
袋の上から糸で縫つて形を固定し、大型の無機繊
維質ブロツクを作る。この時縫うことによつて任
意の形に変形することも可能である。この方法は
例えば先に本発明者が発明した特殊なミシン（特
願昭59−19399号）によつて行うことができる。
このミシンは非常に厚く堆積した無機繊維と木綿
糸、ナイロン糸等の糸で縫つて形を固定すること
ができるもので、本発明の場合にも、最も好適に
使用できる。縫う方向が一方向のみの場合、縫つ
たあとで圧縮力を解放すると縫つた方向と直角方
向に僅かに膨張する傾向がある。しかしこの程度
の膨張は、本発明の効果を損うものではない。膨
張が僅かなのは無機繊維が長いことと、この長い
無機繊維が絡み合つた状態で圧縮されているの
で、一方向からのみ糸で縫つても繊維同志の摩擦
力で膨張が防げられるものと考えられる。互いに
直角をなす二次元、または三次元の方向に縫えば
それだけ強度を増すし、また後でどの方向で切断
しても形が崩れ難い等の利点もある。このような
特殊なミシンがない場合は手で縫うことも可能で
ある。このようにして作つた大型無機繊維質ブロ
ツクを切断して小型無機繊維質ブロツクとなす。
この場合、一方向からのみ縫つたものは糸を切断
しない場所で切断する注意が必要であるが、大型
ブロツクを製造するとき、縫い目に接着剤を付け
て固定して、縫つた糸が抜けないようにする方法
を併用した場合にはその限りでない。

このようにして大型無機繊維質ブロツクを切断
して作つた小型無機繊維質ブロツクも、たとえ縫
う方向が一方向であつても、縫つた糸が抜けない
かぎりは糸を縫う方向と直角の方向に膨張するこ
とはほとんどない。その理由は前述の通りであ
る。

このようにして作つた大型、小型無機繊維質ブ
ロツクは大気によつてどの部分も均等に圧縮され
てできたものであるから、使用時に高温によつて
糸が焼失した時無機繊維は糸によつて拘束されて
いた反発力が復元力となつて、圧縮される前の寸
法に復元しようとする。次にこのようにして作つ
た大型、小型無機繊維質ブロツクを炉ケーシング
に取り付けて断熱炉壁を形成する方法について述
べる。

これ等のブロツクを炉ケーシングに取り付ける
方法として次の方法がある。ここでいう炉ケーシ
ングとは炉の外殻をなすものであり、さらにブロ
ツクを支持するためのものであり、鉄板構造物、
鉄アングル構造物、Ｈ鋼構造物、耐火煉瓦壁、キ
ヤスタブル耐火物等をさし、必ずしも面のみで構
成されたものに限定されない。

(イ) ブロツクを間接的に炉ケーシングに取り付け
る方法 先ずブロツクを基板に取付けた無機繊維質モジ
ユールを作り、この無機繊維質モジユールを炉ケ
ーシングに直接に取り付ける。

この方法によれば、先ずブロツクを基板に取り
付けた無機繊維質モジユールを作り、この無機繊
維質モジユールを炉ケーシングに直接に取り付け
る。この方法で基板はブロツクを支える支持体の
役目をもつており、鉄板、パンチングメタル、金
網、無機繊維質ボード等をさす。

ブロツクをこの基板に支持する方法として３つ
の方法がある。第１の方法としてブロツクに耐熱
性金属棒を突き刺し、貫通させ、貫通した耐熱性
金属棒の両端を耐熱性金属棒と平行に配置した基
板に他の支持金具を介して支持する場合であり、
この場合、耐熱性金属棒と支持金具の両方でブロ
ツクを基板に支持している。

第２の方法として、基板に孔を多数あけておき
（基板にパンチングメタル、金網の場合この操作
は不必要）この基板とブロツクを耐熱性接着剤で
接着して固定する方法がある。この場合、ブロツ
クを基板に支持しているのは耐熱性接着剤であ
る。耐熱性接着剤として例えば水ガラス、リン酸
アルミニウム等がある。さらに接着剤ではないが
アルミナセメント、石膏等もこの目的に使用でき
る。

第３の方法として、第１の方法と第２の方法を
併用する場合である。すなわち孔を多数あけた基
板にブロツクを接着剤で支持するとともに耐熱性
金属棒と支持金具を第１の方法のように使用する
方法である。

(ロ) 直接的に炉ケーシングに取り付ける方法 この方法によれば、(イ)で説明したような無機繊
維質モジユールを作らないで、ブロツクを直接炉
ケーシングに取り付ける方法である。この方法に
も三つの方法がある。それ等の方法は(イ)において
説明した二つの方法の説明の中で基板を炉ケーシ
ングと読み換えた場合の方法である。

〔作用〕

バルク状の無機繊維を結合剤と混ぜまたは混ぜ
ないで、柔軟で空気不透過性のフイルムで作つた
袋に入れ、次いで袋の中を減圧し、袋の中の無機
繊維に大気による圧力を均等に加えて圧縮し、圧
縮した状態のまま、袋の上から可燃性の糸で縫つ
て形を固定すると、バルク状の無機繊維は減圧す
る前の形状と相似形に圧縮された大型無機繊維質
ブロツクとなる。このブロツクをそのままの状態
で、または小さく切断して炉ケーシングに直接的
にまたは間接的に取り付けて断熱炉壁を形成す
る。

〔発明の効果〕

本発明に係る断熱炉壁は、あらゆる方向に均等
な圧力で圧縮されてできた無機繊維質ブロツクを
炉ケーシングに取り付けてできたものであるか
ら、熱間で使用した時、あらゆる方向に対し復元
力を有し、熱収縮が起きても、どの方向の目地も
開かないように配置することができる。このため
目地からの熱リークがないから安心して使用でき
る。さらに炉壁の厚み方向の寸法も熱収縮によつ
て小さくならない。したがつて、断熱効果が低下
しないものである。

〔実施例〕

本発明の実施例を第２図イ，ロ，ハ、第３図
イ，ロ，ハについて説明する。

第２図イ，ロ，ハは大型または小型無機繊維質
ブロツクの製造方法の斜視図であり、第３図イ，
ロ，ハは無機繊維質ブロツクを炉ケーシングに取
り付けて作つた断熱炉壁を示す断面図である。

バルク状無機繊維としてセラミツクフアイバー
バルクを20Kg用意した。別に厚さ0.05mmのビニー
ル製で600×600×1500mmの袋を用意した。この袋
は600×600mmの一面が開口した袋であつた。この
袋の口を上にして、先に用意したバルクフアイバ
ーを少しずつ入れ、底からの高さが1000mmになる
ように均一に詰めた。このとき袋の中のバルクの
密度は55Kg／m³であつた。次に袋の中に内径10mm
のビニールパイプの一端を挿入し、袋の口を閉じ
た。袋の口を閉じる時はビニール接着剤を使用し
た。このようにしてできあがつたものの様子を第
２図イに示す。第２図イにおいて袋６の中には無
機繊維（セラミツクフアイバーバルク）７が均等
に詰められており、袋の口はビニール接着剤８で
閉じられている。そして袋の中にはビニールパイ
プ９の一端が挿入されている。

次にビニールパイプ９を真空ポンプに接続し、
袋の中の空気を吸引した。その結果、袋は徐々に
縮んで縦、横、高さが元の大きさの2/3の大きさ
になつた。すなわち400×400×630mmの大きさの
直方体となつた。この時、袋の中の無機繊維（セ
ラミツクフアイバーバルク）の密度は約200Kg／
m³であつた。このようにして袋の内部の空気を吸
引しつつ袋の上からナイロン糸で縫つて大型無機
繊維質ブロツクとした。縫う方法は長い針を使用
する特殊なミシンを使用し、ピツチは20mmであつ
た。縫う方向は400×630mmの一面から対向する面
に向けて縫い、そのあとで先に縫つた方向と直方
の方向になるように縫つた。この時、針が刺し込
まれた糸１１が導入される穴（縫い目）には、液
状の接着剤１０を付け、その位置にある上糸と下
糸との結束点を固定した。

このようにしてできた大型の無機繊維質ブロツ
クを第２図ロに示す。ロにおいて袋６の上から糸
１１で縫い、接着剤１０が縫い目に付いている。
ビニールパイプ９は糸１１で縫つたあとで吸引を
止めて切断した。この時ブロツクは糸１１で形が
固定されていたので変形を起すことはなかつた。

第２図ハはロで作つた大型無機繊維質ブロツク
をロのＡ−Ｂ断面に平行な面で切断して400×400
××300mmの小型無機繊維質ブロツクとしたもの
である。切断にはバンドソウを使用した。

次にこのようにして作つた無機繊維質ブロツク
を炉ケーシングに取り付けて作つた断熱炉壁につ
いて説明する。

第３図イは無機繊維質ブロツク１５を無機繊維
質モジユール１３に加工して、この無機繊維質モ
ジユール１３を鉄板で形成してある炉ケーシング
２に取り付けた断熱炉壁である。無機繊維質モジ
ユール１３は、先に説明した方法によつて作つた
300×300×300mmの小型無機繊維質モジユールの
一面に300×300mmのパンチングメタルで作つた基
板１２を耐熱性接着剤１４で接着し、さらにこの
基板１２に平行に耐熱性金属棒３を二本刺し込
み、その両端をあらかじめ基板１２に溶接した支
持金具４にカシメて固定したものである。炉ケー
シング２への取付けは溶接によつて行つた。第３
図ロは炉ケーシング２がキヤスタブル耐火物の場
合で、300×300×50mmの無機繊維質ブロツク１５
の300×300mmの面に耐熱性接着剤１４を塗つて炉
ケーシング２に接着して取り付けた断熱炉壁であ
る。

第３図ハは鉄板で作つた炉ケーシング２に、無
機繊維質ブロツク１５を直接に取り付けた断熱炉
壁である。炉ケーシング２に穴のあいた支持金具
４を溶接で取り付ける。次に所定の位置に300×
300×300mmの無機繊維質ブロツク１５を押し付け
ながら、支持金具４の穴から耐熱性金属棒３を刺
し込み、貫通した一端を別の支持金具の穴に刺し
込んだ。

第３図イ，ロ，ハで構築した断熱炉壁はいずれ
も高温で使用したとき、どの方向の目地も開くこ
となく、また炉壁の厚み方向の減少もなかつた。

【図面の簡単な説明】

第１図イは従来の断熱炉壁の正面図、第１図ロ
は従来の断熱炉壁の側面図、第２図イ，ロ，ハは
無機繊維質ブロツクの製造方法を示す説明図、第
３図イ，ロ，ハは無機繊維質ブロツクを炉ケーシ
ングに取り付けた断熱炉壁を示す断面図である。 ２……炉ケーシング、３……耐熱性金属棒、４
……支持金具、１２……基板、６……袋、８……
ビニール接着剤、１３……無機繊維質モジユー
ル、１４……耐熱性接着剤、１５……無機繊維質
ブロツク。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ バルク状の無機質繊維を結合材と混合し、ま
   たは混合させないで、空気不透過性のフイルムで
   作つた袋の中に入れて減圧し、袋の中の無機繊維
   を大気圧で圧縮し、袋の上から糸で縫つて形を固
   定して大型無機繊維質ブロツクとし、該ブロツク
   を切断して小型無機質繊維ブロツクに分割または
   分割しないで炉ケーシングに直接的にまたは間接
   的に取り付けることを特徴とする断熱炉壁。 ２ 無機質繊維がセラミツクフアイバー、アルミ
   ナ繊維、ムライト繊維、ジルコニア繊維から選ば
   れた一種または二種以上の混合物である特許請求
   の範囲第１項記載の断熱炉壁。