(57)【要約】      （修正有）【課題】工業用加熱炉の燃焼室の内壁に塗布することによって、炉内における放射熱の増大を図り、稼動熱効率を高めることができる工業用加熱炉の熱放射性塗料とその製造法とを提供する。【解決手段】二酸化チタンの微粒子を水に分散させて基材とし、この基材に二酸化ケイ素および水に希釈したアルコキシアミンのいずれかでなる結合材とケイ酸アルカリ性接着剤、シリカゾル系接着剤及びリン酸塩系接着剤のいずれかの無機接着剤とを配合する工業用加熱炉の熱放射性塗料。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
二酸化チタンの微粒子を水に分散させて基材とし、前記基材に結合材、および無機接着剤を配合してなる工業用加熱炉の熱放射性塗料。
【請求項２】
前記二酸化チタンを二酸化チタン原鉱石であるアナターゼ、ルチルおよびブルッカイトの中から選択した一種若しくは複数種の微粒子とする請求項１に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料。
【請求項３】
前記水を電気分解して得た水とする請求項１に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料。
【請求項４】
前記結合材を二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）および水に希釈したアルコキシルアミンのいずれかとする請求項１に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料。
【請求項５】
前記無機接着剤をケイ酸アルカリ性接着剤、シリカゾル系接着剤およびリン酸塩素系接着剤のいずれかとする請求項１に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料。
【請求項６】
前記基材と前記結合材と前記無機接着剤に、さらに溶媒を添加してなる請求項１に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料。
【請求項７】
前記溶媒を水、イソプロピルアルコール、及び工業用アルコールのいずれかとする請求項１に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料。
【請求項８】
二酸化チタンの原鉱を粉砕して微粒子の基材とすることと、前記基材を水に分散させることと、前記分散した二酸化チタンの微粒子に結合材および無機接着剤を配合して水性スラリーとすることとからなることを特徴とする工業用加熱炉の熱放射性塗料の製造法。
【請求項９】
前記分散剤を界面活性剤とする請求項８に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料の製造法。
【請求項１０】
二酸化チタンの原鉱を粉砕して微粒子の基材とすることと、前記基材を水に分散させることと、前記水に分散した二酸化チタンの微粒子に結合材および無機接着剤を配合して水性スラリーとすることとからなる請求項８に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料の製造法。
【請求項１１】
前記結合材を二酸化ケイ素（ＳｉＯ２）および水に希釈したアルコキシルアミンのいずれかとする請求項８に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料の製造法。
【請求項１２】
前記無機接着剤をケイ酸アルカリ性接着剤、シリカゾル系接着剤およびリン酸塩素系接着剤のいずれかとする請求項８に記載の工業用加熱炉の熱放射性塗料の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
この発明は工業用加熱炉の熱放射性塗料、より詳細に述べると、工業用加熱炉の内壁に塗布する熱放射性塗料とその製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、工業用加熱炉は鋼鈑製のケーシングの内面を耐火断熱材で被覆してあって、この燃焼室内で燃料を燃焼させる。工業用加熱炉を用いる化学プロセスの要求に応じて、被熱材の加熱、蒸発および反応分解等に使用される。
【０００３】
工業用加熱炉の内壁に塗布して、稼働時に炉内の放射熱の温度を高めるための塗料としては、従来から炭化ケイ素（ＳｉＣ）あるいはクロマイト（Ｃｒ２Ｏ３）を基材とする塗料が用いられている。これらの塗料を工業用加熱炉の燃焼室の内壁に塗布すると、それを塗布しなかった場合に比べて、燃焼室の内壁からの熱の放射率が約９０−９５％高くなることが知られている。
【０００４】
しかしながら、炭化ケイ素を基材とする塗料は、燃焼室内の温度が８００℃を越えると酸化雰囲気によって酸化して白色を呈し、熱エネルギーの放射効率が急速に低下するという不利益がある。
【０００５】
また、クロマイトを基材とする塗料は、炉内の温度が６００℃以下であると、熱エネルギーを放射することなく、また炉内の温度が約１，０００℃を越えると、毒性のある六価クロム（Ｃｒ６＋）に変わるという危険がある。
【０００６】
さらに、炭化ケイ素とクロマイトは、赤外線波長の熱の一部を吸収することができるが、その全波長を吸収することができない。従って、その熱を放射熱として利用することができないという問題がある。
【０００７】
なお、工業用加熱炉の内壁にセラミック・ファイバーを塗布して、内壁の表面を黒色にして熱放射率を高くすることも行われているが、その熱の放射率は極めて低く実用上の効果を期待することができない。
【０００８】
この発明の熱放射性塗料に関連する先行文献としては、（１）欧州特許公開公報第０  ２４４  ７６６号「Ｘ線ターゲット用放射性コーティング」および（２）アメリカ特許第６，０３７，２８９号があるが、前者は二酸化チタンと酸化カルシウムとを混合したものであり、後者は窓ガラス等に塗布して紫外線の透過を阻止することを目的とし、この発明とは全く関係がないものである。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
【問題を解決するための手段】
これらの問題点を考慮して、この発明の主目的は工業用加熱炉の燃焼室の内壁に塗布することによって、炉内における放射熱の増大を図り、稼動熱効率を高めることができる工業用加熱炉の熱放射性塗料とその製造法とを提供することにある。
【００１０】
この発明のさらに目的とするところは、工業用加熱炉の燃焼室の内壁に塗布することによって、熱エネルギーの吸収を大きくすることのできる工業用加熱炉の熱放射性塗料とその製造法とを提供することにある。
【００１１】
この発明の目的はまた、従来用いられている炭化ケイ素やクロマイトを基材とする塗料よりも熱放射率が高く、全波長範囲にわたる赤外線を吸収して、これを利用することができる工業用加熱炉の熱放射性塗料とその製造法とを提供することにある。
【００１２】
この発明のさらに目的とするところは、工業用加熱炉の燃焼室の内壁に塗布することにより、内壁より放射する熱効率を高めると共に、燃料の消費量を約２乃至８％節約し、加熱炉からの排ガスの温度を一段と低温にすることができる工業用加熱炉の熱放射性塗料とその製造法とを提供することにある。
【００１３】
この発明の以上に述べた以外の多くの目的と特徴とは、これから後に詳述する明細書の記載から自明になると確信する。
【００１４】
【発明の説明】
この発明の工業用加熱炉の内壁に塗布する塗料は、その主要基材として原鉱の二酸化チタンを選択することができる。
原鉱の二酸化チタン（ＴｉＯ２）はチタン鉱物として正方晶系の鉱物アナターゼ（ａｎａｔａｓｅ）、ルチル（ｒｕｔｉｌｅ）、および斜方晶系の鉱物ブルッカイト（ｂｒｏｏｋｉｔｅ）などから抽出する。
【００１５】
二酸化チタンは酸や、アルカリ、有機溶媒に侵されることが無く、熱的にも化学的にも極めて安定している。
【００１６】
化学量論的に酸化チタンはＴｉとＯとの比率が１：２であって、これに紫外線が照射されるか、あるいは熱が加わると、これを吸収して結晶中の酸素を次式１に示すように外部に放出する。
【００１７】
【式１】
2004225027.tif 000002
【００１８】
二酸化チタンは加熱する温度が高くなるに従って、酸素の離脱作用を促進し、結晶を酸欠状態にする。
【００１９】
この発明においては、この酸欠状態を形成する二酸化チタンの特性を有効に利用することにある。
【００２０】
従って、工業用加熱炉の燃焼室の内壁に塗布する熱放射性塗料の製造法について述べると、最初に塗料の基材として、アナターゼ、ルチルおよびブルッカイト等の二酸化チタンの原鉱に何らの手を加えることなく、単にこれを細かく粉砕して使用することができる。
【００２１】
基材としての二酸化チタンは、その使用目的に応じて粉砕する粒子寸度を約０．８乃至３μｍの粒子あるいは粉体とする。これに結合材および無機接着剤を化学等量に配合し、固形成分３５（重量）％とに対して溶媒６５（重量）％を添加して水性スラリーにする。
【００２２】
結合材としては、水が適当であるが、二酸化チタンの粉末に水を添加すると、粉末が水に懸濁して分散するので、添加する水を予め電気分解して酸性の水あるいはアルカリ性の水として使用する。
【００２３】
さらに、結合材としてアルコキシルアミン（ａｌｋｏｘｙｓｉｌａｍｉｎｅ）を使用することもできる。アルコキシルアミンは、いくらか毒性があるので、これを高濃度で添加することはできない。したがって、約３０（重量）％の水にアルコキシルアミン約１（重量）％を添加して使用する。
【００２４】
次に、無機接着剤としては、シリカゾル系の接着剤を使用することが望ましく、分散剤としては界面活性剤が有り、溶媒としては水、イソプロピルアルコール、あるいは工業用アルコールを使用することができる。
【００２５】
【実験例】
この発明による熱放射性塗料を工業用加熱炉の燃焼室の内壁に塗布したことによる効果を示すための実験例を示す。
【００２６】
二酸化チタンの原鉱を平均粒径約０．３乃至０．４μｍに粉砕した物を基材とし、コークス炉ガスを燃料とする耐火煉瓦とセラミックス・ファイバーとによって構成した鋼鈑加熱炉の内壁に、ガンスプレーを使用して平均約１．２ｍｍの厚さになるように塗布した。
【００２７】
その塗布前と塗布後とにおける炉内の温度状態を示すと、次表１の通りである。
【００２８】
【表１】
2004225027.tif 000003
【００２９】
表１によると、各経過時間において、加熱炉の内壁の温度は平均５℃上昇しており、４時間経過後の鋼材の中心温度は約１５乃至２０℃上昇している。さらに、排ガスの温度は約１００℃で、極めて低温度である。
【００３０】
以上から、この発明の熱放射性塗料を工業用加熱炉の内壁に塗料として使用すると、炉の内壁から放射される熱が増加することによって、炉内中央部の温度がこの塗料を塗布しない場合に比べて上昇する一方、加熱炉からの排ガスの温度が低下するという画期的な効果がある。