JPH11294965A

JPH11294965A - 耐火物吹付け施工方法およびこの方法に使用する吹付材

Info

Publication number: JPH11294965A
Application number: JP10120007A
Authority: JP
Inventors: Kozo Yamada; 孝三山田; Toichi Shirama; 統一白曼; Hidetoshi Kamio; 英俊神尾
Original assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Current assignee: Harima Ceramic Co Ltd
Priority date: 1998-04-13
Filing date: 1998-04-13
Publication date: 1999-10-29

Abstract

(57)【要約】【課題】断熱性に優れ且つ厚みが大きい施工体の形成
が可能な耐火物吹付け施工方法と、それに使用する吹付
材を得る。【解決手段】耐火骨材、結合剤および有機短繊維と、
平均粒子径５〜２００μｍの熱可塑性樹脂よりなるガス
内包球状中空粒とを含む吹付材を、予め施工水分を添加
した後、圧送ポンプにてノズルに供給し、該ノズル内に
て急結剤を添加して吹付ける耐火物吹付け施工方法と、
この方法に使用する吹付材。ガス内包球状中空粒が消失
し、施工体組織を多孔質化することで、断熱性が発揮さ
れる。吹付材のダレ落ちが大幅に改善され、厚さの大き
な施工体の形成に有効である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、断熱性に優れ且つ
厚みが大きい施工体の形成が可能な耐火物吹付け施工方
法と、それに使用する吹付材に関する。

【従来の技術】

【０００２】工業窯炉の内張りあるいはその補修におい
て、耐火物の吹付け施工が行われている。この吹付け施
工方法として、予め施工水分を添加した吹付材を、ノズ
ル内にて急結剤を添加して吹付ける方法が提案されてい
る(例えば特開昭５４−６１００５号公報)。この方法
は、吹付材を圧送ポンプにてノズルに供給することで、
吹付材を空気圧送する通常の吹付け施工に比べて一度に
多量の吹付けが可能となり、施工能率に優れる。

【０００３】この方法に使用される吹付材が要求される
主な特性は、付着性および耐用性であるが、最近ではさ
らに断熱性の要求が強まっている。断熱性は、省エネル
ギー、窯炉機器の耐熱保護などの効果がある。

【０００４】従来の吹付材における断熱性の付与は、多
孔質あるいは中空の軽量耐火骨材の添加が行なわれてい
る。また、有機質短繊維を添加し、この有機質短繊維の
消失で形成される多孔質化によっても断熱性が得られる
ことが知られている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、軽量耐火骨材
は比重が小さいためか、ノズル内の圧送時あるいは、ノ
ズルからの吐出した際に他の耐火骨材と分離し、均一組
成の施工体が得られない。一方、有機質短繊維は吹付材
の付着性の向上には有効であるが、断熱効果を得るため
に多量に添加すると吹付材中において毛玉となり、吹付
材の施工性、組織の均一性などを著しく低下させる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来の問
題を解決することを目的とする。その特徴とするところ
は、耐火骨材、結合剤および有機短繊維と、平均粒子径
５〜２００μｍの熱可塑性樹脂よりなるガス内包球状中
空粒とを含む吹付材を、予め施工水分を添加した後、圧
送ポンプにてノズルに供給し、該ノズル内にて急結剤を
添加して吹付ける耐火物吹付け施工方法と、この方法に
使用する吹付材にある。

【０００７】本発明によれば、吹付材が熱可塑性樹脂よ
りなるガス内包球状中空粒（以下、単にガス内包球状中
空粒と称する）の内在で、吹付後、乾燥熱あるいは炉残
熱を受けて前記のガス内包球状中空粒が消失し、施工体
組織を多孔質化する。そして、施工体組織はこの多孔質
化で断熱性が発揮される。

【０００８】本発明に使用するガス内包球状中空粒は比
重はきわめて小さいが、ノズル内の圧送時あるいはノズ
ルからの吐出した際、軽量耐火骨材配合の従来材質で見
られた他の耐火骨材との分離が防止される。これは、ガ
ス内包球状中空粒がきわめて微細であり、しかもガス内
包樹脂のために可撓性を有しているこで、施工水分添加
後の吹付材組織のマトリックス部が、剪断速度が増すに
従って粘性が低下するいわゆる擬可塑性流動を生じ、そ
の粘性が抵抗となってガス内包球状中空粒の分離が阻止
されるものと思われる。

【０００９】同じ微細な球状中空粒であっても、例えば
アルミナ−シリカ質球状中空粒では可撓性がないため
か、前記した分離防止の効果が得られない。また、ガス
内包球状中空粒は微細かつ球状のためか、軽量耐火骨材
あるいは有機短繊維を添加した場合に見られる流動性の
低下もない。さらに、前記した擬可塑性流動のためか、
本発明によれば吹付材の付着後のダレ落ちが大幅に改善
され、厚さの大きな施工体の形成に有効である。

【００１０】

【発明の実施の形態】本発明に使用する吹付材の耐火骨
材、結合剤および有機短繊維について、その具体的材
質、割合などは、従来技術と何ら変わりない。耐火骨材
は、例えばアルミナ、マグネシア、スピネル、マグネシ
ア−カルシア、ばん土けつ岩、ボーキサイト、ムライ
ト、パイロフィライト、ろう石、シャモット、アンダル
サイト、ケイ石、クロム鉱、ボーキサイト、シリマナイ
ト、ジルコンなどを主体とし、これに必要に応じて、例
えばジルコニア、炭素、炭化珪素、炭化硼素、硼素チタ
ン、硼素ジルコニウム、粘土、チタニア、仮焼アルミ
ナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、揮発シリカなどを組
み合わせる。また、この耐火骨材の粒度は、付着性、施
工性、充填性などを考慮し、常法どおり粗粒、中粒、微
粒に調整する。

【００１１】本発明で使用する吹付材は後述するガス内
包球状中空粒の配合によって優れた断熱性を有するが、
施工時の吹付材の流動性が大幅に低下しない範囲内で、
耐火骨材の一部を多孔質のあるいは中空の軽量耐火骨材
に置き替えてもよい。

【００１２】これらの軽量耐火骨材の具体例は、軽量ア
ルミナ、軽量シャモット、パーライト、バーミキュライ
ト、アルミナ質中空粒、アルミナ−シリカ質中空粒、ア
ッシュバルーン、ガラスバルーンなどである。なお、こ
の軽量耐火骨材の配合は施工時の吹付材の流動性を低下
させるので、その割合は吹付材の施工に支障をきたさな
い範囲に止めることが必要である。

【００１３】また、この軽量耐火骨材を耐火骨材に組合
わせた吹付材の施工体は、断熱性に優れる反面、耐食性
に劣るので、溶融金属容器以外の高温炉の内張り材、あ
るいは内張り背面の断熱材としての使用が好ましい。結
合剤は、アルミナセメント、マグネシアセメント、乳酸
アルミニウム、ポルトランドセメントなどである。その
割合は、耐火骨材１００重量部に対し１〜１５重量部が
好ましい。

【００１４】有機繊維は、吹付材の付着性および乾燥性
を向上させる効果を持つ。パルプ繊維、植物繊維、動物
繊維、合成繊維などが使用できる。中でも、安定的に入
手できる合成繊維が好ましい。合成繊維の具体例はポリ
プロピレン（ＰＶＡを含む）、ナイロン、ＰＶＡ、ポリ
エチレン、アクリル、ポリエステル、パルプなどであ
る。その添加割合は、耐火骨材１００重量部に対し０．
０５〜１重量部が好ましい。少ないと付着性および乾燥
性に劣り、多過ぎると吹付材が流動性の低下でノズル詰
まりなどの原因となる。

【００１５】本発明で使用する吹付材は、以上の配合組
成に対し、さらにガス内包球状中空粒を配合する。この
ガス内包球状中空粒の外殻成分は、例えばアクリロニト
リルの重合体および／またはアクリロニトリル含有量の
高い共重合体からなり、その具体例は、アクリロニトリ
ルに対して（メタ）アクリレート系モノマ−、スチレン
系モノマー、ハロゲン化ビニル、ハロゲン化ビニリデ
ン、酢酸ビニル、ブタジエン、ビニルピリジン、クロロ
プレンなどを共重合させて得られる共重合体である。

【００１６】また、この重合体および／または共重合体
は、他のコモノマ−や架橋剤（ジビニルベンゼン、エチ
レングリコ−ルジ（メタ）アクリレ−ト、トリエチレン
グリコールジ（メタ）アクリレート、トリメチロールプ
ロパントリ（メタ）アクリレート、１，３ブチレングリ
コールジ（メタ）アクリレート、アリル（メタ）アクリ
レート、トリアクリルホルマール、トリアリルイソシア
ヌレート等）を含んでいてもよい。

【００１７】このガス内包球状中空粒は、例えば発泡剤
を内包した状態で加熱し、発泡剤を膨張させることによ
って製造される。その際、発泡剤としては例えばｎ−ペ
ンタン、イソペンタン、ネオペンタン、ブタン、イソブ
タン、ヘキサン、石油エーテルの如き炭化水素類、塩化
メチル、塩化メチレン、ジクロロエチレン、トリクロロ
エタン、トリクロルエチレンの如き塩素化炭化水素類、
トリクロロフルオロメタン、ジクロロフルオロメタン、
ジクロロフルオロエタン、ジクロロペンタフルオロプロ
パンの如き特定フレオン類や代替フレオン類などが挙げ
られるが、これらに限られるものではない。

【００１８】ガス内包球状中空粒の粒径は、平均で５μ
ｍ未満でも本発明の効果が大きく損なわれるものではな
いが、きわめて微細なためにガス内包球状中空粒自身の
製造がコスト高となって好ましくない。平均で２００μ
ｍを超えると吹付材の分離やダレ落ちの防止に効果がな
い。なお、これらガス内包球状中空粒の粒径は、例えば
実体顕微鏡によって得られた画像を画像処理装置によっ
て解析する、顕微鏡法などで測定することができる。

【００１９】ガス内包球状中空粒の吹付材中に占める割
合は、固形分換算で０．０１〜２重量部が好ましい。
０．０１重量部未満では断熱効果に乏しく、２重量部を
超えると流動性が過多となるためか吹付材施工時のダレ
落ち防止の効果が顕著でない。

【００２０】本発明で使用するこのガス内包球状中空粒
は、市販品から入手することができる。例えば日本フィ
ライト（株）の「商標：ＥＸＰＡＮＣＥＬ（商品符号５
５１ＤＥ，５５１ＷＥ，４６１ＤＥ，０９１ＤＥな
ど）」、松本油脂製薬（株）の「商標：マツモトマイク
ロスフェアー（商品符号Ｆ−３０Ｅ，Ｆ−５０Ｅな
ど）」などである。

【００２１】ガス内包球状中空粒はきわめて軽量のた
め、取り扱いを容易にするため、吹付材組成への添加の
際、水などによってその表面を予め湿潤処理しておくこ
とが好ましい。前記したガス内包球状中空粒の添加割合
において、固形成分換算はこの湿潤処理に使用した水分
を除いた重量を意味する。

【００２２】本発明で使用する吹付材は以上の組成を必
須とするが、必要によっては分散剤、粘土、ベントナイ
ト、ＣＭＣ、フライアッシュ、セラミック繊維、金属繊
維、界面活性剤、疑集剤、減水剤、金属粉（例えばＡ
ｌ、Ｓｉあるいはその合金など）、発泡剤、酸化防止
剤、消化防止剤、硬化遅延剤、硬化促進剤、粗大耐火粒
子などを添加してもよい。また、本発明の効果を阻害し
ない範囲であれば、おが屑、合成樹脂片、発泡樹脂粒な
どを添加してもよい。

【００２３】例えば分散剤は吹付材の流動性付与の効果
を持つ。具体例としては、無機系の珪酸塩、炭酸塩、リ
ン酸塩、有機系のポリカルボン酸塩、無水カルボン酸の
重合物、芳香族多環縮合物スルホン酸塩系、メラニン樹
脂スルホン酸塩系、リグニンスルホン酸塩系、ポリアク
リル酸塩などである。その好ましい添加量は、耐火性骨
材１００重量部に対して０．０１〜１重量部である。

【００２４】本発明は以上の配合物よりなる吹付材を予
め施工水分を添加し、混練する。この施工水分の適正量
は、耐火性骨材の粒度構成、分散剤の有無などによって
も異なるが、吹付材組成全体を１００重量部にした場
合、３〜１５重量部の範囲内が好ましい。

【００２５】ついで、この混練物をスクイズ式、スクリ
ュー式、ピストン式などの圧送ポンプにてノズルに供給
し、該ノズルにて急結剤を添加しつつ吹き付ける。急結
剤は、吹付材中により均一に混入させるために、水溶液
の状態で、圧搾空気によって添加するのが好ましい。図
１は、本発明で使用する吹付け装置を模式的に示したも
のである。ノズル（１）には急結剤供給管（２）が接続
され、圧送ノズル（図示せず）から供給された吹付材は
ノズル（１）内にて急結剤が圧搾空気と共に添加された
後、壁面（３）吹き付けられる。（４）は吹付材の施工
体である。

【００２６】

【実施例】表１は各例で使用した軽量耐火骨材、ガス内
包球状中空粒などの品質である。表２、表３は、本発明
実施例および比較例で使用した吹付材とその試験結果で
ある。

【００２７】試験では、不定形耐火物より構成された壁
面に対し、ノズル先端から被吹付面の距離を５００ｍｍ
に保ち、厚さ２００ｍｍの施工体の形成をめざして２０
０ｋｇを吹付けた。その際、吹付材は表に示す施工水分
量を持って予め混練し、ピストン式圧送ポンプにてノズ
ルに供給し、４０〜６０ｋｇ／ｍｉｎの吐出速度で吹き
付けた。

【００２８】急硬剤は濃度を４８ボーメに調整したケイ
酸ソーダ水溶液（水ガラス）とし、ノズル先端の近傍で
補助圧搾空気と共に吹付材に添加した。表２、表３で示
すガス内包球状中空粒の添加量は、固形分換算値であ
る。

【００２９】流動性；混練直後の吹付材を、下端の内径
１００ｍｍのコーン状型枠を用いて測定した。全く流動
しない状態が１００ｍｍであり、この寸法が大きいほど
流動性に優れる。

【００３０】付着性；吹付け時のダレ落ちの程度を調べ
た。比重分離度；吹付材施工体の断面組織から調べた。組織強度；配合組成をミキサーで混練後、流し込み施工
して得た施工体を１１０℃×２４時間で加熱乾燥後、室
温下で曲げ強さを測定した。

【００３１】断熱性；前記と同様にして得た施工体につ
いて、ＪＩＳ：Ｒ２６１８−７９（耐火断熱れんがの熱
線法による熱伝導率の試験方法）に準じて熱伝導率を測
定した。

【００３２】

【表１】

【００３３】

【表２】

【００３４】

【表３】

【００３５】表２はアルミナ−マグネシア質吹付材、表
３はシャモット質吹付材である。本発明実施例によれ
ば、吹付材の施工性およびその施工体の物性について、
いずれも優れた結果が得られる。また、本発明実施例の
中には、軽量耐火骨材を併用したものがあるが、軽量耐
火骨材の割合を比較的少なくしたことで流動性、比重分
離度に大きく影響せず、本発明の効果が損なわれること
がない。

【００３６】表２においてガス内包球状中空粒を添加し
ない比較例１は、断熱効果に劣る。ガス内包球状中空粒
の粒径が大きい比較例２は付着性に劣り、しかも比重分
離防止の効果が少ない。微細アルミナ−シリカ質球状中
空粒を添加した比較例３は、比重分離防止に効果がな
い。有機短繊維を多量に添加した比較例４は流動性が大
幅に低下した。また、この比較例４はノズル詰まりが懸
念され、吹付け実験を行なうことができなかった。

【００３７】表３において、比較例５はガス内包球状中
空粒を添加しておらず、断熱性に劣る。ガス内包球状中
空粒の粒径が大きい比較例６は付着性に劣り、比重分離
防止の効果も少ない。

【００３８】本発明による施工方法は、各種の工業窯炉
あるいはそれに付随する機器の耐火物内張り、耐火物被
覆またはその補修に使用することができる。工業窯炉あ
るいはそれに付随する機器の例としては、高炉樋、転
炉、熱風炉、取鍋、混銑車、混銑炉、転炉、電気炉、真
空脱ガス炉、タンデッシュ、ガス吹込ランス、均熱炉、
加熱炉、非鉄金属炉、焼却炉、化学工業炉、焼却炉、ロ
ータリーキルン、ボイラー、セメント工業炉、シャフト
キルンなどである。

【００３９】また、その断熱効果のために、溶融金属容
器の内張りに使用する場合は、内張りにおいても背面層
の施工にも有効である。

【００４０】

【効果】本発明の施工方法によれば、以上のとおり、優
れた施工性をもって均一組織の断熱性吹付施工体を得る
ことができる。また、本発明は吹付材のダレ落ち防止に
優れることから、厚さの大きな施工体の形成において能
率よく施工ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用する吹付け装置例を模式的に示し
たものである。

【符号の説明】

１ノズル２急結剤供給管３壁面４吹付施工体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】耐火骨材、結合剤および有機短繊維と、
平均粒子径５〜２００μｍの熱可塑性樹脂よりなるガス
内包球状中空粒とを含む吹付材を、予め施工水分を添加
した後、圧送ポンプにてノズルに供給し、該ノズル内に
て急結剤を添加して吹付けることを特徴とした、耐火物
吹付け施工方法。
【請求項２】ガス内包球状中空粒の割合が、耐火骨材
１００重量部に対し、固形分換算で０．０１〜２重量部
である請求項１記載の耐火物吹付け施工方法。
【請求項３】耐火骨材の一部を軽量耐火骨材とした請
求項１または２記載の耐火物吹付け施工方法。
【請求項４】請求項１，２または３記載の耐火物吹付
け施工方法に使用される吹付材。