(57)【要約】      （修正有）【課題】耐火物スラリーと気泡からなる断熱性不定形耐火物の施工方法において、細かな空気量調整等の煩雑な作業なしに目的の気泡径を得ることができるハンドリング性に優れた方法の提供。【解決手段】(1)粒径300μm以下の耐火性微粉及び結合材を含む耐火組成物と混練水とを混練し耐火物スラリーを得る工程と、(2)耐火物スラリーを、圧送ポンプにより吐出口に設けた攪拌装置まで圧送する工程と、(3)起泡剤水溶液と圧搾空気とをビーズ型発泡装置に通して所定の発泡倍率で発泡させた気泡を、攪拌装置の手前に設けた二重管構造の注入口から耐火物スラリーに注入する工程と、(4)耐火物スラリー及び気泡を攪拌装置で攪拌して得られた坏土を型枠内に流し込む工程とを有し、注入口と攪拌装置との間隔が1m以下であり、攪拌装置が10〜50枚のミキシングエレメントを有するスタティックミキサであることを特徴とする断熱性不定形耐火物の施工方法。【選択図】図１
2019163906.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火物スラリーと気泡とからなる断熱性不定形耐火物の施工方法であって、
(1)粒径300μm以下の耐火性微粉及び結合材を含む耐火組成物に、前記耐火組成物100質量部に対して25〜40質量部の混練水を添加して混練し耐火物スラリーを得る工程と、
(2)前記耐火物スラリーを、スラリー圧送ポンプにより吐出口に設けた攪拌装置まで圧送配管内を圧送する工程と、
(3)起泡剤水溶液と圧搾空気とをビーズ型発泡装置に通して、発泡倍率10〜40倍に発泡させて得られた気泡を前記攪拌装置の手前に設けた二重管構造の注入口から前記耐火物スラリー1 Lあたり0.3〜1.2 L注入する工程と、
(4)前記耐火物スラリー及び前記気泡を前記攪拌装置で攪拌して得られた坏土を型枠内に流し込む工程とを有し、
前記注入口と前記攪拌装置との間隔が1 m 以下であり、
前記攪拌装置が、10〜50枚のミキシングエレメントを有するスタティックミキサであることを特徴とする断熱性不定形耐火物の施工方法。
【請求項２】
請求項1に記載の施工方法において、前記耐火組成物が、耐火性微粉60〜90質量％及び結合材10〜40質量％を有することを特徴とする断熱性不定形耐火物の施工方法。
【請求項３】
請求項1又は2に記載の施工方法において、前記ミキシングエレメントの内径が20〜150 mm、軸方向の長さが20 mm以上であり、かつ軸方向の長さ/内径の比が1〜4の範囲内であることを特徴する断熱性不定形耐火物の施工方法。
【請求項４】
請求項1〜3のいずれかに記載の施工方法において、前記起泡剤水溶液が、アニオン系の界面活性剤水溶液であることを特徴とする断熱性不定形耐火物の施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、耐火物スラリーと気泡からなる断熱性不定形耐火物の施工方法に関し、特に加熱炉や均熱炉等の工業炉の内張り材、鍋蓋等の保温設備の内張り材等の高耐火性及び高断熱性が要求される設備に使用する断熱性不定形耐火物の施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、鋼片加熱炉や均熱炉等の工業炉の内張り施工体や鍋蓋等の保温設備の内張り施工体には、優れた耐火性及び断熱性を兼ね備えた材料が要求されていた。
【０００３】
そのような材料として例えば、特開平6-87666号(特許文献1)には、主成分がAl2O3・SiO2質耐火材料に解砕粒径が10〜50 mmのセラミックファイバー粒状綿を5〜20質量％加えたもの100質量％に対して、起泡剤を0.1〜0.5質量％添加することを特徴とする断熱性不定形耐火物が開示され、特開2002-179471号(特許文献2)には、多孔質断熱骨材と結合材として水硬性アルミナとを使用することを特徴とする断熱性不定形耐火物が開示されている。
【０００４】
しかしながら、特許文献1に開示のセラミックファイバー粒状綿を使用した断熱性不定形耐火物は、セラミックファイバーが大気中に大量に飛散するため、施工環境が悪いという問題がある。
【０００５】
また、特許文献2に開示の多孔質断熱骨材を使用した断熱性不定形耐火物は、高耐火性を有し、かつ最適な気孔径分布及び気孔率を有する多孔質断熱骨材の種類が少なく高価であるため、コストが高くなるという問題点がある。
【０００６】
そこで、本出願人らは、特開2010-168272号(特許文献3)にて、粒状綿状のセラミックファイバーや多孔質断熱骨材などを使用することなく、常温から1000℃以上での高温使用時において発生する亀裂の伝播及び成長を抑制し、もって剥離することなく長期間使用できる断熱性不定形耐火物及びその施工方法を開示した。
【０００７】
具体的な施工方法としては、粒径300μm以下の耐火性微粉60〜90質量％及び結合材10〜40質量％からなる耐火組成物と、起泡剤と、粘度が5〜220 mPa・s及び添加量が前記耐火組成物100質量部に対して25〜40質量部である混練液とを混練して得られる耐火物スラリーを、圧送ポンプにより圧送配管内を連続撹拌機まで圧送するとともに、前記耐火物スラリーにスラリー1 Lあたり0.3〜1.2 Lの空気を注入し、前記連続撹拌機で前記耐火物スラリーを攪拌することにより微細な気泡を有する断熱性不定形耐火物を調整し、前記連続撹拌機から吐出された前記断熱性不定形耐火物を施工箇所に流し込むことを特徴とするものである。
【０００８】
通常、耐火性微粉及び結合材からなる耐火物スラリーに空気を取り込んで得られる断熱性不定形耐火物の施工体は、脱水収縮や焼結収縮などによって容易に亀裂が発生し、発生した亀裂が伝播することによって施工体の剥離・脱落につながりやすい。しかし、特許文献3には、耐火物スラリー中に取り込んだ空気の気泡径を十分小さくなるように制御することで亀裂の伝播を抑制することができ、もってセラミックファイバー粒状綿や多孔質骨材等を使用しなくても、優れた耐火性及び断熱性を有する施工体を得ることが可能となることが記載されている。
【０００９】
しかしながら、特許文献3に開示の耐火物スラリーは、予め起泡剤を含んだ粉末状の耐火組成物を混練液で混練してなるため、どうしても混練時に耐火物スラリー中に空気を取り込んでしまい、その時に取り込む空気の量は、気温、耐火組成物の材料温度、混練液の温度及び/又は混練時間などの条件によって変動しやすい。そのため、目的とする空気量を含んだ断熱性不定形耐火物の施工体を得るためには、耐火物スラリー中に含まれる空気量に合わせて連続撹拌機の手前で注入する空気量を細かく調整する必要があり、非常に施工が煩雑になるといった問題があった。
【００１０】
加えて、特許文献3に記載されたような動力式の連続撹拌機は、加熱炉のような煩雑な炉内で使用するにはハンドリングの点から現実的でないので施工方法の改善が望まれていた。
【００１１】
一方、セメントコンクリート業界では、気泡モルタルの現場打設方法として、モルタルと起泡剤及び水を用いて製造した気泡とを予め別々に調整し、ポンプ圧送した前記モルタルに前記気泡を注入して施工する気泡モルタルの施工方法が開示されている(特許文献4、特許文献5、特許文献6)。
【００１２】
これら特許文献4〜6に開示の施工方法を耐火物スラリーと気泡からなる断熱性不定形耐火物の施工方法に適用した場合、目的の場所までポンプ圧送した耐火物スラリーに予め別で製造した気泡を注入することが可能となるので、前記特許文献3に開示の施工方法のように目的とする断熱性不定形耐火物を得るために細かな空気量の調整が不要となるとともに、ハンドリング性に優れた施工方法が期待できる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１３】
【特許文献１】特開平6-87666号公報
【特許文献２】特開2002-179471号公報
【特許文献３】特開2010-168272号公報
【特許文献４】特公昭62-38505号公報
【特許文献５】特開平1-105868号公報
【特許文献６】特開平4-360963号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
以上説明したように、耐火物スラリーと気泡からなる断熱性不定形耐火物において、常温から1000℃以上での高温使用時において発生する亀裂の伝播及び成長を抑制し、高耐火性及び高断熱性を有する施工体を得るためには、耐火物スラリー中に十分に小さく制御した気泡を所定の範囲の量で注入する必要がある。
【００１５】
しかしながら、セメントコンクリート業界の先行技術である特許文献4〜6に開示の施工方法は、従来技術に比べ、気泡モルタルの打設に要する時間が大幅に短縮でき、経費が安くなり、工期も短縮できることや得られる施工体の圧縮強度を強くすることができることは開示されているが、気泡径を所定の大きさにコントロールすることは開示されていない。
【００１６】
また、特許文献4〜6には、モルタルに気泡を注入した後、圧送ポンプを用いて現場プラントまで圧送する施工方法が開示されているが、気泡を注入した耐火物スラリーを同様に圧送した場合、耐火物スラリーと気泡の比重差が大きいため気泡が容易に分離・接触により大径化してしまい、目的とする気泡径の断熱性不定形耐火物施工体を得ることができないといった問題がある。
【００１７】
従って本願発明の目的は、耐火物スラリーと気泡とからなる断熱性不定形耐火物の施工方法において、セメントコンクリート業界で行われている施工方法を採用することで、細かな空気量の調整といった煩雑な作業をなくし、さらに目的の気泡径を得ることができるハンドリング性に優れた施工方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者らは、起泡剤を含まない耐火組成物を混練してなる耐火物スラリーを圧送ポンプで撹拌装置まで圧送し、前記撹拌装置の手前で、起泡剤水溶液と圧搾空気とによって発泡倍率10〜40倍に発泡させたシェービングクリーム状の流動物（気泡）を注入するとともに、前記気泡及び前記耐火物スラリーを前記攪拌装置にて攪拌しながら流し込むことで、目的とする量及び径の気泡を含んだ断熱性不定形耐火物が得られることを見出し、本発明に想到した。
【００１９】
すなわち、本発明の断熱性不定形耐火物の施工方法は、
耐火物スラリーと気泡とからなる断熱性不定形耐火物の施工方法であって、
(1)粒径300μm以下の耐火性微粉及び結合材を含む耐火組成物に、前記耐火組成物100質量部に対して25〜40質量部の混練水を添加して混練し耐火物スラリーを得る工程と、
(2)前記耐火物スラリーを、スラリー圧送ポンプにより吐出口に設けた攪拌装置まで圧送配管内を圧送する工程と、
(3)起泡剤水溶液と圧搾空気とをビーズ型発泡装置に通して、発泡倍率10〜40倍に発泡させて得られた気泡を前記攪拌装置の手前に設けた二重管構造の注入口から前記耐火物スラリー1 Lあたり0.3〜1.2 L注入する工程と、
(4)前記耐火物スラリー及び前記気泡を前記攪拌装置で攪拌して得られた坏土を型枠内に流し込む工程とを有し、
前記注入口と前記攪拌装置との間隔が1 m 以下であり、
前記攪拌装置が、10〜50枚のミキシングエレメントを有するスタティックミキサであることを特徴とする。
【００２０】
前記耐火組成物は、耐火性微粉60〜90質量％及び結合材10〜40質量％を有するのが好ましい。
【００２１】
前記攪拌装置は、前記ミキシングエレメントの内径が20〜150 mm、軸方向の長さが20 mm以上であり、かつ軸方向の長さ/内径の比が1〜4の範囲内であるのが好ましい。
【００２２】
前記起泡剤水溶液は、アニオン系の界面活性剤水溶液であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００２３】
本発明の断熱性不定形耐火物の施工方法の一態様によれば、混練時に起泡剤による空気を含んでいない耐火物スラリーを圧送し、必要量の空気を流し込みの直前で注入するので、圧送距離に関係なく目的とする空気量を含んだ断熱性不定形耐火物を容易に得ることができる。従って、例えば長距離圧送が必要な加熱炉の内張り材の施工などに好適に使用できる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の施工方法の概要を示す模式図である。
【図２】本発明の施工方法で使用する発泡装置の一例を示す模式断面図である。
【図３】本発明の施工方法で使用する気泡注入口の一例を示す模式断面図である。
【図４】本発明の施工方法で使用する静止型混合器（スタティックミキサ）の一例を示す模式断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本発明を実施するための形態について説明する。
【００２６】
[1] 施工方法
耐火物スラリーと気泡からなる断熱性不定形耐火物において、図1に概要を示す装置を用いて耐火物スラリーの混練及び圧送と気泡の注入の順序とを規定することで目的とする量及び径の気泡を含んだ断熱性不定形耐火物10が得られる。すなわち、所定の組成を有する耐火物スラリーを、スラリー圧送ポンプ1によって圧送配管2を通じて攪拌装置3まで圧送するとともに、起泡剤水溶液Aを定量ポンプ4によって送液しながらコンプレッサー5からの圧搾空気Bとともに発泡装置6に連続的に供給し発生させたシェービングクリーム状の流動物（気泡9）を、攪拌装置3の手前に設けた二重管構造の注入口7から耐火物スラリーに注入し、耐火物スラリーと気泡とを攪拌装置3で攪拌することによって目的とする量及び径の気泡を含んだ断熱性不定形耐火物10が得られる。
【００２７】
(1)気泡の注入
気泡の注入は、起泡剤水溶液Aを圧搾空気Bとともに発泡装置6に連続的に供給し、得られたシェービングクリーム状の流動物（気泡9）を攪拌装置3の手前に設けた注入口7から耐火物スラリーに注入することによって行う。発泡装置6は目的のシェービングクリーム状の流動物（気泡9）が得られるようなものであればどのようなものでもよいが、例えば図2に示すような粒径の異なるビーズ6aを充填したビーズ型発泡装置6'を使用するのが好ましい。また、起泡剤水溶液Aは、プランジャーポンプやモーノポンプなどの定量ポンプ4で供給するのが好ましい。
【００２８】
発泡倍率は10〜40倍が好ましい。発泡倍率は気泡の安定性にかかる指標であり、気泡の安定性が悪いと得られる施工体の気泡径を小さくすることができない。発泡倍率が10倍未満では起泡剤水溶液が完全に発泡しきれないため、得られる施工体の気泡径が小さくならない。また、発泡倍率が40倍を超えて大きくなると、気泡の膜の強度が弱くなるため得られる施工体の気泡径が大きくなる。
【００２９】
断熱性不定形耐火物施工体の見掛気孔率は、耐火物スラリーに注入する空気（気泡9）の量によって決まる。断熱性不定形耐火物10を1,000℃で3時間焼成したときに施工体が70〜85％の見掛気孔率を有するためには、空気（気泡9）の注入量は、1 Lの耐火物スラリーに対して0.3〜1.2 L(大気圧下)が好ましく、0.5〜1.0 L(大気圧下)がより好ましい。この注入量が0.3 L未満の場合、見掛気孔率が70％未満となり断熱性が低下し、1.2 L超の場合、得られる施工体は見掛気孔率が85％超となり施工体の強度が低下する。
【００３０】
前記注入口7の構造は、耐火物スラリーに目的とする気泡9を注入するために図3に示すように二重管構造のものが好ましい。
【００３１】
前記注入口7の位置は、攪拌装置3の手前、特に圧送配管2が攪拌装置3に接続される直前、攪拌装置3から1 m以内でできるだけ攪拌装置3に近い位置とするのが好ましい。すなわち、注入口7と攪拌装置3との間隔Dが1 m 以下となるように前記注入口7を設ける。間隔Dが1 mを超えて注入口7を設けた場合、注入した気泡9の径が大きくなり過ぎる場合がある。前記注入口7と攪拌装置3との間隔Dは、0.5 m以下であるのがより好ましく、0.1 m以下であるのが最も好ましい。注入口7の位置は攪拌装置3からできるだけ近い方が好ましいので間隔Dの下限は特に設定しないが、装置の設計上の理由等から0.01 m程度の間隔が形成されても良い。
【００３２】
(2)攪拌装置
攪拌装置3は、耐火物スラリーと注入された気泡9を型枠内に流し込む前に、目的とする径まで剪断できるものであればどのようなものでもよいが、例えば、図4に示すスタティックミキサ8,8'が好ましい。
【００３３】
スタティックミキサ8,8'は、動力を必要とせずに、螺旋状の羽根(以下「ミキシングエレメント」と称する。)が設置された配管内に2種類以上の流体を流通させることにより均一に混合することが可能な静止型混合機で、従来より化学、食品、水処理関連技術分野等において使用されているものである(例えば特公昭44-8290号、特公昭52-17246号を参照)。スタティックミキサ8,8'を構成するミキシングエレメントとしては、図4(a)及び図4(b)にそれぞれ示すように、90°捩じった形状のプレートからなるミキシングエレメント15、又は180°捩じった形状のプレートからなるミキシングエレメント15'を、隣接する端縁が直交するように連結固定したものが一般的であり、市販されている。本発明では、入手が容易な点から上記角度のスタティックミキサ8,8'を使用するのが好ましいが、これに限定されることなく、使用する耐火組成物粉体の種類、設置できる攪拌装置の長さ等の条件により、任意の捩じり角のものを適宜選択して使用することができる。
【００３４】
さらに隣接するミキシングエレメントの捩じれ方向のずれも限定的ではなく、短時間で効率良く混合を行うために、例えば時計周りのミキシングエレメントと反時計周りのミキシングエレメントを交互に連結した構造のスタティックミキサを用いるのが好ましい。
【００３５】
本発明で使用するスタティックミキサにおいて、ミキシングエレメント15，15' の内径16，16' は20〜150mm が好ましい。内径16，16' が20mmより小さいと、管内での閉塞を避けるため、必然的に使用できる不定形耐火組成物粉体の最大粒子の大きさが限定され、結果的に得られる施工体の耐用性が低下するために好ましくない。また内径16，16' が150mm を超えると、圧送が困難になるために好ましくない。より好ましい内径16，16' は25〜100mm である。またミキシングエレメント15，15' の軸方向長さ17，17' は20mm以上が好ましい。
【００３６】
ミキシングエレメント15，15' の軸方向長さ17／内径16（又は軸方向長さ17'／内径16' ）の比は、短時間で効率の良い攪拌を行うために特に重要であり、本発明では１〜４の範囲が好ましい。１より小さいと、旋回角度が急になるため圧力損失が増大し、スタティックミキサ内を閉塞する恐れがあるため好ましくない。また４を超えると、混練効率が低下し、必要以上にスタティックミキサが長くなるため好ましくない。さらに好ましい比は1.5 〜3である。
【００３７】
連結するミキシングエレメント15，15'の数は、使用する耐火組成物粉体の種類及び上記した各ミキシングエレメント15，15'の軸方向長さ17／内径16の比に応じて、適宜選択可能であるが、目的とする気泡径を有する施工体を得るためには10〜50枚とする。ミキシングエレメントの数が10枚より少ないと攪拌力が足りないため、得られる施工体の気泡径が小さくならない。また、50枚を超えて多いと圧力が高くなり、材料が閉塞するために好ましくない。ミキシングエレメント15，15'の数は、20〜40枚であるのが好ましく、30〜35枚であるのがより好ましい。
【００３８】
スタティックミキサの材質としては、金属、プラスチック、ゴム、セラミック、又はこれらの複合材料等を適宜選択して使用することが可能であるが、強度及び耐摩耗性等の点から、ステンレススチールや鋼等の金属製品が好ましい。
【００３９】
[2] 断熱性不定形耐火物
(1) 耐火組成物
(a) 耐火性微粉
耐火性微粉の粒径が300μm超であると、粒子間隙が大きくなるため気泡径が大きくなり、施工後の脱水及び加熱による亀裂が発生しやすくなる。ここで「300μm以下の粒径」とは、気泡の生成に実質的に影響を与える量の300μm超の耐火性微粉が存在しないことを意味する。具体的には、300μm超の耐火性微粉の含有量が10質量％未満であれば、300μm以下の粒径ということができる。耐火性微粉の粒径は200μm以下が好ましい。また耐火組成物中の耐火性微粉の割合は、60質量％未満だと相対的に結合材の量が多くなるため施工体の耐火性が低くなり、90質量％超だと相対的に結合材の量が少なくなるため施工体の強度が低くなるため、60質量％以上90質量％以下の範囲であることが好ましい。
【００４０】
耐火性微粉は1,000℃以上の高温で使用可能なものであれば良く、仮焼アルミナ、焼結アルミナ、電融アルミナ等のアルミナの微粉、焼結スピネル、電融スピネル等のスピネルの微粉、電融マグネシア、海水マグネシア等のマグネシアの微粉、シリカ微粉、チタニア微粉、ムライト微粉、ジルコニア微粉、炭化珪素微粉、炭素微粉等が挙げられる。これらの耐火性微粉は単独でも組合せても良い。
【００４１】
(b) 結合材
結合材は施工した断熱性不定形耐火物を常温で速やかに硬化させるもので、アルミナセメント、水硬性遷移アルミナ(例えばρ-アルミナ)、アルカリ金属又はアルカリ土類金属のアルミン酸塩、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の燐酸塩、アルカリ金属又はアルカリ土類金属の珪酸塩、塩基性乳酸アルミニウム等が挙げられるが、耐熱性及び養生強度の面からアルミナセメントが好ましい。
【００４２】
(2)耐火物スラリー
耐火物スラリーは、前記耐火組成物を混練水で混練することによって得られる。混練はパン型ミキサー等を用いて行うのが好ましい。混練水の添加量は、耐火組成物100質量部に対して25〜40質量部が好ましい。混練水の添加量が25質量部未満では耐火物スラリーの粘度が高くなり、圧送時の管内抵抗が大きくなるだけでなく、注入口からの気泡の注入ができなくなるために好ましくない。また、混練水の添加量が40質量部超では、ポンプ圧送時に分離が起こるために好ましくない。
【００４３】
(3)起泡剤
起泡剤は良好に起泡するものであれば特に制限されず、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤等の合成界面活性剤系起泡剤、樹脂せっけん系起泡剤、加水分解たん白系起泡剤等が挙げられる。
【実施例】
【００４４】
本発明を以下の実施例及び比較例によりさらに具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
【００４５】
(実施例1)
50質量％の仮焼アルミナ微粉(粒径45μm以下)及び30質量％のスピネル微粉(粒径75μm以下)からなる耐火性微粉と、20質量％のアルミナセメントからなる結合材とを含有する耐火組成物と、前記耐火組成物100質量部に対して30質量部の水を添加してなる組成物をパン型強制練りミキサー(株式会社友定建機製、図示せず)を用いて3分間混練し、耐火物スラリーAを得た。得られた耐火物スラリーAを図1に示すように耐火物スラリー用の圧送ポンプ1で圧送配管2内を攪拌装置3まで圧送した。
【００４６】
起泡剤水溶液として、2.5％濃度のアルキルエーテル硫酸ナトリウム水溶液を調整し、定量ポンプ4でビーズ型発泡装置6'まで圧送した。ビーズ型発泡装置6'の手前でコンプレッサー5からの圧搾空気を、起泡剤水溶液1 Lあたり19 L添加（発泡倍率20倍）することで、ビーズ型発泡装置6'でシェービングクリーム状の気泡9を生成し、攪拌装置3の0.5 m手前に設けた注入口7（D=0.5 m）より耐火物スラリー中に、耐火物スラリー1 Lあたり0.7 Lとなるよう注入した。
【００４７】
前記耐火物スラリーと気泡との混合物を、図4(b)に示すような、内径16'が35 mm、軸方向の長さ17'が70 mm(軸方向の長さ/内径の長さの比＝2)であり、プレートを180°捩じったミキシングエレメント15'を35枚連結固定してなる攪拌装置（スタティックミキサ8'）を使用して、目的とする断熱性不定形耐火物を調整した。断熱性不定形耐火物を型枠に流し込み、24時間養生することにより硬化させ、さらに110℃で24時間乾燥した後、1,000℃で3時間焼成した。焼成後の施工体から試験片を作製した。
【００４８】
(実施例2)
20質量％の電融アルミナ微粉（粒径300μm以下）、30質量％の仮焼アルミナ微粉（粒径45μm以下）及び30質量％のスピネル微粉（粒径75μm以下）からなる耐火性微粉と、20質量％のアルミナセメントからなる結合材とを含有する耐火組成物を用いた以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００４９】
(実施例3及び4)
スタティックミキサと注入口との間隔Dをそれぞれ0.1 m及び1.0 mとした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５０】
(実施例5及び6)
気泡の発泡倍率をそれぞれ10倍及び40倍とした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５１】
(実施例7〜9)
気泡の注入量をそれぞれ0.3 L、1.0 L及び1.2 Lにした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５２】
(実施例10及び11)
耐火物スラリーを調整する際の添加水量を、耐火組成物100質量部に対してそれぞれ25質量部及び40質量部にした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５３】
(実施例12〜14)
スタティックミキサのミキシングエレメントの数を、それぞれ10枚、20枚及び50枚にした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５４】
(比較例1)
80質量％の電融アルミナ微粉(粒径500μm以下)と、20質量％のアルミナセメントとを含有する耐火組成物を用いた以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５５】
(比較例2)
スタティックミキサとの注入口の間隔Dを1.1 mとした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５６】
(比較例3及び4)
発泡倍率をそれぞれ9倍及び41倍とした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５７】
(比較例5及び6)
気泡の注入量をそれぞれ0.2 L及び1.3 Lにした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５８】
(比較例7及び8)
耐火物スラリーを調整する際の添加水量を、耐火組成物100質量部に対してそれぞれ23質量部及び42質量部にした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００５９】
(比較例9及び10)
ステティックミキサのミキシングエレメントの数をそれぞれ9枚及び51枚とした以外、実施例1と同様にして、断熱性不定形耐火物の施工体を作製し試験片を得た。
【００６０】
実施例1〜14及び比較例1〜10で作製した試験片について、以下の方法により、見掛気孔率、熱伝導率、圧縮強度、気泡の累積80％径及び変形率を測定した。測定結果を表1-1〜1-4に示す。
【００６１】
(1)見掛気孔率
JIS R 2205に準じて測定した。
【００６２】
(2)熱伝導率
JIS R 2616に準じて測定した。
【００６３】
(3)圧縮強度
JIS R 2553に準じて測定した。
【００６４】
(4) 気泡の累積80％径
累積80％径は、下記の方法により測定した気泡径からその分布を求め、気泡の全個数を100％として、気泡径の小さいものから累積し80％となる気泡が有する径で定義した。気泡径は、エンジニアリングセラミックス分野で一般に行われている結晶粒径の測定法（切断法）に準じて測定した。具体的には、試験片切断面の走査型電子顕微鏡写真の任意の位置に画像を横切る直線を引き、各気泡を横切る線分の長さをそれぞれの気泡の径とした。累積80％径が500μm超であると、施工体の機械的強度が不十分であるのみならず、熱応力の緩和効果（耐熱応力性）も不十分である。
【００６５】
(5)変形率
JIS R 1659に準じて測定した。具体的には、長さ160 mm×幅40 mm×厚さ32 mmの試験片を用いて、オートグラフAG-50KNX(株式会社島津製作所製)で、荷重ロールの降下速度を0.01 mm/minとして測定することにより得られた荷重-変位曲線から、最大荷重及び最大荷重点までの変位(荷重ロールの降下量)を求め、3点曲げ試験での弾性率計算式を用いて下記の通り変形率を算出した。
変形率＝L3P/(4WT3Y)(MPa)
P：最大荷重(N)
L：支持用ロール間距離(mm)
W：試験片の幅(mm)
T：試験片の厚さ(mm)
Y：荷重ロールの降下量(mm)
【００６６】
【表１−１】
2019163906.tif 000003
(1)耐火組成物(耐火性微粉＋結合材)100質量部に対する質量部を示す。
(2)耐火物スラリー1Lに対する注入量。
【００６７】
【表１−２】
2019163906.tif 000004
(1)耐火組成物(耐火性微粉＋結合材)100質量部に対する質量部を示す。
(2)耐火物スラリー1Lに対する注入量。
【００６８】
【表１−３】
2019163906.tif 000005
(1)耐火組成物(耐火性微粉＋結合材)100質量部に対する質量部を示す。
(2)耐火物スラリー1Lに対する注入量。
(3)施工体として十分な強度が得られなかったため計測できなかった。
【００６９】
【表１−４】
2019163906.tif 000006
(1)耐火組成物(耐火性微粉＋結合材)100質量部に対する質量部を示す。
(2)耐火物スラリー1Lに対する注入量。
(4)圧送の途中で耐火物スラリーが分離してしまい、施工体を得ることが出来なかった。
(5)施工の途中で撹拌装置で閉塞したため、施工体を得ることが出来なかった。  
【００７０】
表1-1〜1-4から明らかなように、実施例1〜14の施工体は、25 MPa以下の優れた変形率を有していた。すなわち実施例1〜14の断熱性不定形耐火物を用いると、応力緩和しやすく、亀裂の発生が抑制された施工体が得られるといえる。
【００７１】
これに対して、粒径が300μm超の耐火性微粉を含有する比較例1は粒子間隙が大きくなるために気泡径も大きく変形率も25 MPaを超えて大きかった。
【００７２】
気泡の注入量が耐火物スラリー1 Lに対して0.3 L未満の比較例5及び添加水量が耐火組成物100質量部に対して25質量部未満の比較例7では、気泡を十分に含有することができないため、熱伝導率も高く、高断熱性を得ることができなかった。気泡の注入量が耐火物スラリー1 Lに対して1.2 L超の比較例6は、熱伝導率は低く優れた断熱性を有するが、施工体としての十分な強度を得ることができなかった。添加水量が耐火組成物100質量部に対して40質量部超の比較例8は、ポンプ圧送時に耐火物スラリーが分離したため、施工体を得ることができなかった。
【００７３】
スタティックミキサと注入口との間隔Dが1.0 m超の比較例2、スタティックミキサのミキシングエレメントの数が10枚より少ない比較例9、発泡倍率が10倍より低い比較例3及び発泡倍率が40倍より高い比較例4は、得られる施工体中の気泡の累積80％径が500μm超であり、変形率も25 MPaを超えて高い。そのためこれらの施工体は亀裂の発生を抑制し難いと考えられる。
【００７４】
スタティックミキサのミキシングエレメントの数が50枚超の比較例10は、攪拌装置内で耐火物スラリーが閉塞したため、施工体を得ることができなかった。
【符号の説明】
【００７５】
1・・・圧送ポンプ
2・・・圧送配管
3・・・攪拌装置
4・・・定量ポンプ
5・・・コンプレッサー
6・・・発泡装置
6'・・・ビーズ型発泡装置
6a・・・ビーズ
7・・・注入口
8,8'・・・スタティックミキサ
10・・・断熱性不定形耐火物
【図１】
2019163906.tif 000007
【図２】
2019163906.tif 000008
【図３】
2019163906.tif 000009
【図４】
2019163906.tif 000010