JPH11211357A

JPH11211357A - 無機繊維ブロックおよび炉

Info

Publication number: JPH11211357A
Application number: JP2161698A
Authority: JP
Inventors: Yasuo Misu; 安雄三須; Yutaka Yonekura; 豊米倉; Terukazu Miyamoto; 輝一宮本
Original assignee: Toshiba Monofrax Co Ltd
Current assignee: Saint Gobain TM KK
Priority date: 1998-01-20
Filing date: 1998-01-20
Publication date: 1999-08-06
Anticipated expiration: 2018-01-20
Also published as: JP3948579B2

Abstract

(57)【要約】【課題】耐食性に優れた無機繊維ブロックおよび炉を
提供する。【解決手段】無機繊維からなる複数のブランケットを
積層したブロックや、それを使用した炉において、ブロ
ックの少なくともブランケット積層方向の一面に、アル
ミナゾル、またはアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾル
が固形分換算で５５〜３０Ｏｇ／ｍ²塗布されている。
また、ブロックの少なくともブランケット積層方向の一
面に、アルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが固形分換
算で５５〜３００ｇ／ｍ²塗布されており、アルミナゾ
ルとシリカゾルの混合比率が、アルミナとシリカの重量
比率でアルミナが７０％以上である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は無機繊維からなるブ
ランケットを積層した、耐食性に優れた無機繊維ブロッ
ク及びこの無機繊維ブロックを用いた炉に関する。

【０００２】

【従来の技術】無機繊維製品は軽量で断熱性に優れてい
ることから、焼却炉や工業炉等の各種炉の内張用耐火断
熱材として広く利用されている。この無機繊維製品のー
つとして無機繊維ブロックがある。

【０００３】炉の内張材として使用される無機繊維ブロ
ックは、ブランケットの積層体を圧縮しつつ、バンド締
めや縫製によって所定の形状に固定して作られる。こう
して作られた無機繊維ブロックは、ブランケットの切断
面あるいは折り曲げられた部分が炉内面となるように炉
の側壁や天井部分に取り付けて使用される。

【０００４】ブランケットの材料としては、アルミナシ
リカ質繊維、アルミナシリカジルコニア質繊維、アルミ
ナ質繊維などの無機繊維が多く使用される。

【０００５】このような無機繊維ブロックは、軽量であ
り、耐熱性および断熱性があるため、１０００℃から１
３００℃程度の炉に多く使用されている。

【０００６】無機繊維ブロックは、体積の８５％以上が
空隙で占られている。さらに、各繊維は、その径が２〜
３μｍと細く、表面積が非常に大きい。

【０００７】一方、例えば、ごみ焼却炉、火葬炉、瓦や
陶磁器の焼成炉、鉄鋼の熱処理炉においては、処理物の
種類によっては、炉内にアルカリやスケール等が発生す
ることがある。すると、これらの炉の雰囲気では、侵食
性が強いため、無機繊維は容易に反応を起こす。

【０００８】このような理由により、無機繊維ブロック
が侵食性の強い雰囲気の炉に使用されると、無機繊維ブ
ロックを構成している繊維が反応して、無機繊維ブロッ
クが侵食される。その結果、炉を長時間安全に使用する
ことが困難になる。

【０００９】そこで、この侵食を防止或いは遅延させる
ために、炉壁構造や無機繊維ブロックに種々の改良が試
みられている。

【００１０】例えば、特開平７−１３８０７８号では、
多数の無機繊維ブロックの間に無機繊維製の挿入体を挿
入することが提案されている。

【００１１】また、実開昭６１−１２５１３７号には、
無機繊維ブロックの表面にシリカゾルを塗布して、表面
を硬化する事が提案されている。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかし、これらの提案
は、侵食性の強いアルカリやスケール等が発生する炉に
長時間使用する場合には、なお不十分であった。

【００１３】特開平７−１３８０７８号では、挿入体の
挿入により、繊維の密度が高くなって侵食を遅延させる
ものの、侵食そのものを防止することはできない。

【００１４】また、実開昭６１−１２５１３７号考案で
は、耐摩耗性を改善するものであり、そこで使用されて
いるコロイダルシリカは耐食性に乏しく、侵食を防止す
るには不十分であった。

【００１５】このような従来技術に鑑み、本発明は、耐
食性に優れた無機繊維ブロックおよび炉を提供すること
を目的としている。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明の解決手段は、請
求項１及び２に記載の無機繊維ブロック、並びにこの無
機繊維ブロックを内張した炉である。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明の無機繊維ブロックの一例
は、無機繊維からなるブランケットを数多く積層して作
ったブロックを改良したものである。ブロックの少なく
ともブランケット積層方向の一面（特に炉内に露出する
面）に、アルミナゾル、またはアルミナゾルとシリカゾ
ルの混合ゾルが、固形分換算で５５〜３００ｇ／ｍ²の
量塗布されている。

【００１８】また、本発明の他の例は、前述の無機繊維
ブロックをさらに改良したものである。すなわち、無機
繊維ブロックの少なくともブランケット積層方向の一面
に、アルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが塗布されて
いて、混合ゾルにおけるアルミナゾルとシリカゾルの混
合比率が、アルミナとシリカの重量比率でアルミナが７
０％以上である。

【００１９】本発明において、無機繊維の好適例は、次
のとおりである。

【００２０】（１）Ａｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂を主成分とす
る非晶質の繊維であるアルミナシリカ質繊維、（２）Ａ
ｌ₂Ｏ₃とＳｉＯ₂とΖｒＯ₂を主成分とする非晶質の
繊維であるアルミナシリカジルコニア質繊維、（３）こ
れらの非晶質繊維を熱処理して繊維の一部にムライト結
晶あるいはジルコニア結晶を析出させた繊維、（４）Ａ
ｌ₂Ｏ₃が７０重量％以上で、他にＳｉＯ₂を含有し、
主にコランダムやムライトの結晶からなる多結晶繊維で
あるアルミナ質繊維。

【００２１】アルミナシリカ質繊維にアルミナ質繊維を
３０重量％以下含有させたブランケットを使用すると、
安価で、耐熱性に優れた無機繊維ブロックが得られて好
ましい。

【００２２】本発明で使用するシリカゾルの好適例は、
コロイダルシリカ、水溶性シリコーン、撥水シリコーン
等である。

【００２３】アルミナゾルの乾燥物は非晶質であるが、
アルミナゾルは、１１００℃以上に加熱すると、コラン
ダムの結晶となる。この結晶は非晶質に比べて耐食性が
大きく、より好ましい。

【００２４】アルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルは、
アルミナとシリカの重量比で７０〜７４：３０〜２６に
なるように混合するのが好ましい。なぜなら、この混合
比のとき、加熱によりムライト結晶が生成しやすいから
である。このムライト結晶のものは、非晶質のものに比
べて耐食性が大きく、その点でより好ましい。

【００２５】また、固形物の重量割合でアルミナを７４
％以上にしたアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルは、
加熟によりムライト結晶およびアルミナ結晶を生成す
る。この結晶質のものは、非晶質のものに比べて耐食性
が大きく、より好ましい。

【００２６】従って、アルミナゾルとシリカゾルの混合
ゾルは、固形物の重量割合でアルミナを７０％以上にす
ることが好ましい。

【００２７】これらのゾルは、無機繊維ブロックの少な
くとも（炉内に露出して）ブランケットの積層方向とな
る一面に塗布する。それに加えて、内張材は目地部分か
ら侵食され易いので、無機繊維ブロックの接合面になる
面にも、前述のゾルを塗布すると、一層耐食性が向上す
る。

【００２８】無機繊維ブロックにゾルを塗布する方法と
しては、例えば、ハケで塗る方法、あるいはスプレーに
よる方法が採用できる。

【００２９】ゾルの塗布量は、繊維と直角方向に塗布層
を形成するために比較的多くの量を必要として、固形分
換算で５５〜３００ｇ／ｍ²が好適である。５５ｇ／ｍ
²未満では、塗布による耐食性の効果が少ない。また、
３００ｇ／ｍ²を越えると、耐食性に大きな変化がない
ものの、変形したり、収縮が大きくなるので、好ましく
ない。

【００３０】これらのゾルは１１００℃以上に加熱され
ると、コランダム或いはムライトの結晶となって、一層
耐食性が向上する。従って、実際に炉に使用する際に
は、１１００℃以上に加熱することが望ましい。

【００３１】

【実施例】厚さ２５ｍｍ又は３３ｍｍのブランケットを
１００×３００ｍｍの大きさに切断して多数の小片とし
た。これらの小片を数多く積層して圧縮し、木綿糸で縫
製して、大きさが１００×３００×３００ｍｍのブロッ
クを作った。これらのブロックのブランケット積層方向
の一面にゾルをスプレーにより塗布して塗布層を形成し
て、乾燥した。アルミナゾルは日産化学工業社製のＡＳ
−２００を使用し、シリカゾルは日産化学工業社製のス
ノーテックス−Ｏを使用した。

【００３２】このようにして作製した無機繊維ブロック
を火葬炉に内張し、６ケ月間使用した。使用による亀
裂、剥離、侵食などの外観の異状は認められなかった。

【００３３】本発明の無機繊維ブロックの一例である前
述の実施例の特性を比較例とともに表１に示す。

【００３４】表１において、注１〜３は次のとおりであ
る。

【００３５】（注１）ＡＳはＡｌ₂Ｏ₃５３重量％、
ＳｉＯ₂４７重量％のアルミナシリカ質繊維にＡｌ₂Ｏ
₃７２重量％、ＳｉＯ₂２８重量％のアルミナ質繊維を
１０重量％混合したブランケットを１０００℃で熱処理
したもの。ＡＭはＡｌ₂Ｏ₃７２重量％、ＳｉＯ₂２８
重量％のアルミナ質繊維からなるブランケット。ＡΖＳ
はＡｌ₂Ｏ₃３１重量％、ＳｉＯ₂５３重量％、ΖｒＯ
₂１６重量％のアルミナシリカジルコニア質繊維からな
るブランケット。

【００３６】（注２）固形物重量でアルミナ７２％、
シリカ２８％の混合ゾル。

【００３７】（注３）１３００℃で２４時間加熱し、
加熱前後の寸法変化を測定した。

【００３８】前述の表１に示した実施例の侵食量の試験
は次のようにして行った。

【００３９】無機繊維ブロックの上面に、７０×７０ｍ
ｍの広さに侵食剤としてＮａ₂ＣＯ₃粉末５ｇを均等に
乗せて、電気炉で１２００℃に加熱し、２４時間保持し
た。冷却後、侵食部分の深さを測定した。

【００４０】侵食剤としてＮａ₂ＣＯ₃を使用した理由
は、ソーダ（Ｎａ₂Ｏ）が他の侵食性物質、例えばスケ
ール、アルカリ土類金属や重金属よりも、無機繊維ブロ
ックに対しての侵食性が強いからである。すなわち、ソ
ーダに対して耐食性に優れていれば、他の侵食性物質に
対しても大きい耐食性を持つからである。

【００４１】また、粉塵落下量は次のようにして測定し
た。

【００４２】アルミナ板の上に２０ｍｍ離してブロック
を置き、１３００℃−８時間の加熱を３回繰り返したと
きの、落下した繊維の数を数えて算出した。

【００４３】比較例１はゾルの塗布量が少ない例であ
る。侵食量が大きい。

【００４４】比較例２、５はゾルを塗布しない従来品の
ブロックである。

【００４５】比較例３は濃度の高いゾルを塗布した例で
ある。乾燥後にブロックに反りが発生した。また、収縮
率が大きい。

【００４６】比較例４はシリカゾルを塗布した例であ
る。侵食量が大きい。

【００４７】

【発明の効果】本発明によると、アルミナの微細な粒
子、あるいはアルミナとシリカの微細な粒子が、繊維表
面及び間隙に定着して塗布層を形成しているので、無機
繊維ブロックの耐食性を向上させることができる。さら
に炉の使用の際の加熱により、これらの微細な粒子がコ
ランダムやムライト結晶を生成すると、格段に耐食性が
向上する。

【００４８】また、塗布層が繊維に直角に形成されてい
ると、塗布層が剥離しにくい。

【００４９】従って、本発明による無機繊維ブロックを
使用した炉は、侵食性の雰囲気の炉においても長時間安
定して使用できる。

【００５０】さらに、無機繊維ブロックの表面がゾルで
処理されているので、施工時及び使用時に粉塵が発生し
にくく、作業環境が改善され、粉塵による製品の汚染防
止に有効である。

【表１】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】無機繊維からなるブランケットを積層し
たブロックにおいて、ブロックの少なくともブランケッ
ト積層方向の一面に、アルミナゾル、またはアルミナゾ
ルとシリカゾルの混合ゾルが固形分換算で５５〜３０Ｏ
ｇ／ｍ²塗布されていることを特徴とする無機繊維ブロ
ック。
【請求項２】無機繊維からなるブランケットを積層し
たブロックにおいて、ブロックの少なくともブランケッ
ト積層方向の一面に、アルミナゾルとシリカゾルの混合
ゾルが固形分換算で５５〜３００ｇ／ｍ²塗布されてお
り、アルミナゾルとシリカゾルの混合比率が、アルミナ
とシリカの重量比率でアルミナが７０％以上であること
を特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項３】請求項１または２記載の無機繊維ブロッ
クを内張したことを特徴とする炉。