(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）耐火性粉体と、（ｂ）横断面内にポリプロピレン又はポリエステルからなる第１の樹脂で構成された部分と、その部分を構成する第１の樹脂よりも融点の低い第２の樹脂で構成された部分とを有するように、少なくとも第１の樹脂と第２の樹脂とを複合化してなる複合繊維を前記耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで０．０２〜１．０質量％と、（ｃ）結合剤を含む粉末状の添加剤とからなり、かつ粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を３０質量％以下に抑えた乾式吹付け施工用不定形耐火組成物。
【請求項２】
粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量が１５質量％以上である請求項１に記載の乾式吹付け施工用不定形耐火組成物。
【請求項３】
前記第２の樹脂が、ポリエチレンからなるか、又はポリエチレンを主体とした樹脂からなる請求項１又は２に記載の乾式吹付け施工用不定形耐火組成物。
【請求項４】
前記複合繊維の平均長さを２ｍｍ〜２０ｍｍ、平均直径を０．０１ｍｍ〜１ｍｍとした請求項１〜３のいずれかに記載の乾式吹付け施工用不定形耐火組成物。
【請求項５】
請求項１〜４のいずれかに記載の不定形耐火組成物を搬送管内に送り込んで気流搬送し、搬送管内及び／又は搬送管の先端に接続した吹付けノズル内で、該不定形耐火組成物に平均粒径１００μｍ以下に微粒化した施工水を添加し、施工水が添加された不定形耐火組成物を吹付けノズルから施工面に吹付ける吹付け施工方法。
【請求項６】
平均粒径１００μｍ以下に微粒化した施工水は、搬送管と吹付けノズルとで構成される搬送経路上に、搬送方向に関して間隔をおいて配置された複数の注水器によって多段的に供給する請求項５に記載の吹付け施工方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、不定形耐火組成物の吹付け施工技術に関し、特に冷温間から熱間のいずれの温度条件下においても施工可能な乾式吹付け施工用不定形耐火組成物、及びそれを用いた吹付け施工方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
不定形耐火組成物の吹付け施工方法の１つに、施工水が添加されていない粉末状の不定形耐火組成物を搬送管内に送り込んで気流搬送し、搬送管内又は搬送管の先端に接続した吹付けノズル内で施工水を添加して吹付ける乾式吹付け施工方法がある。
【０００３】
また、粉末状の不定形耐火組成物を予め少量の水で湿潤させたものを搬送管内に送り込んで気流搬送し、搬送管内又は吹付けノズル内で施工水を添加して吹付ける半乾式吹付け施工方法も知られている。
【０００４】
特許文献１は、それら一般的な乾式又は半乾式吹付け施工方法のいずれにも勝る技術として、不定形耐火組成物を気流搬送する搬送管に、搬送方向に関して間隔をおいて一次及び二次の２つの注水器を設け、各注水器から不定形耐火組成物に平均粒径１００μｍ以下に微粒化された施工水を添加する吹付け施工方法を開示している。
【０００５】
本明細書においては、上述した一般的な乾式又は半乾式吹付け施工方法にしろ、特許文献１の吹付け施工方法にしろ、不定形耐火組成物を気流搬送する工程を含んで吹付ける施工方法を乾式吹付け施工方法と総称するものとする。
【０００６】
不定形耐火組成物が施工面に吹付けられて構築される吹付け施工体は、施工水を含有する。この施工水は、熱間での吹付け施工の場合は施工面の熱により、また冷温間での吹付け施工の場合は吹付け施工体を乾燥させる際の加熱により、水蒸気となって施工体外に蒸発する。このとき、吹付け施工体の内部水蒸気圧の上昇に起因して吹付け施工体に剥離、ふくれ、又は爆裂（以下、剥離等という。）が生じることがある。
【０００７】
吹付け施工体の剥離等を防止するには、不定形耐火組成物に有機繊維を含めることが有効である。即ち、有機繊維が熱で消失し、吹付け施工体の内部に水蒸気の逃げ道となる通気孔を形成する。このため、吹付け施工体の内部水蒸気圧の上昇を緩和でき、吹付け施工体の剥離等を抑制できる。有機繊維によって剥離等の防止を図った不定形耐火組成物としては、以下のものが知られている。
【０００８】
特許文献１は、乾式吹付け施工用不定形耐火組成物として、耐火性粉体（耐火原料粉末）と、この耐火性粉体１００質量％に対する外掛け０．１質量％の有機繊維と、結合剤を含む粉末状の添加剤とからなるものを開示する。有機繊維として、ビニロン繊維、ナイロン繊維、ポリプロピレン繊維等を例示し、実施例ではビニロン繊維を採用している。なお、この不定形耐火組成物は、粒径７５μｍ以下の耐火性粉体を約４０質量％含む（特許文献１の表３参照）。
【０００９】
特許文献２は、乾式吹付け施工用不定形耐火組成物として、耐火性粉体（耐火骨材）と、この耐火性粉体１００質量％に対する外掛け０．０１〜１質量％の量の有機繊維と、結合剤を含む添加剤とからなるものを開示する。有機繊維として、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、及びポリプロピレン繊維等を例示し、実施例ではビニロン繊維又はポリエステル繊維を採用している。なお、この不定形耐火組成物は、粒径７５μｍ以下の焼結マグネシアを２５質量％、粒径１ｍｍ以下の焼結マグネシアを５０質量％、比表面積１５ｍ２／ｇ以上の軽焼マグネシアを外掛け３〜１２質量％含む（特許文献２の表１の実施例参照）。一般に、粒径１ｍｍ以下の製品には粒径７５μｍ以下が少なくとも１０質量％含まれ、比表面積１５ｍ２／ｇ以上のものの粒径は７５μｍ以下であるから、この不定形耐火組成物は粒径７５μｍ以下の耐火性粉体を少なくとも３２質量％含むといえる。
【００１０】
特許文献３は、乾式吹付け施工用不定形耐火組成物として、耐火性粉体（塩基性耐火材）と、この耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで最大３質量％の有機繊維と、結合剤を含む添加剤とからなるものを開示する。有機繊維として、ビニロン繊維、ポリエステル繊維、及びポリプロピレン繊維等を例示し、実施例では、ビニロン繊維又はポリエステル繊維を採用している。耐火性粉体の粒度構成については開示されていない。
【特許文献１】国際公開第０５／１２１６７６号パンフレット
【特許文献２】特開平９−１６５２７２号公報
【特許文献３】特開昭６０−７１５７７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
本願発明者らは、特許文献１〜３等に開示される従来の乾式吹付け施工用不定形耐火組成物を改善するものとして、有機繊維の中でも特にポリプロピレン繊維を選択し、かつ不定形耐火組成物全体に占める粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を２０質量％未満に抑えたものを開発し、先に出願した（特願２００７−１２５６２１号参照）。
【００１２】
ここで、非水溶性粒子とは、２０℃の純水１００ｇに対する溶解度が１０ｇ未満の粒子をいう。但し、水和物の溶解度は、２０℃の純水１００ｇに溶解する無水物の質量で表す。例えば、仮焼アルミナやシリカヒューム等の耐火性粉体、消石灰、アルミナセメント等は、非水溶性粒子である。一方、水溶性粒子とは、２０℃の純水１００ｇに対する溶解度が１０ｇ以上の粒子をいう。
【００１３】
本願発明者らが先に開発した上記不定形耐火組成物によると、特許文献１〜３等に開示される従来のものに比べて、吹付け施工体に剥離等が生じる可能性を格段に低減できたが、より一層剥離等が生じる可能性を低減できる技術が望まれていた。
【００１４】
また、本願発明者らが先に開発した上記不定形耐火組成物は、特許文献１〜３等に開示される従来のものに比べると、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を大幅に減らす必要があるため、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子をさほど減らさなくても吹付け施工体に剥離等が生じる可能性を低減できる技術が望まれていた。
【００１５】
本発明の目的は、吹付け施工体に剥離等が発生する可能性を低減できる乾式吹付け施工用不定形耐火組成物、及びそれを用いた吹付け施工方法を提供することにある。
【００１６】
本発明の他の目的は、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子をさほど減らさなくても吹付け施工体に剥離等が生じる可能性を低減できる乾式吹付け施工用不定形耐火組成物、及びそれを用いた吹付け施工方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１７】
本発明の一観点によれば、（ａ）耐火性粉体と、（ｂ）横断面内にポリプロピレン又はポリエステルからなる第１の樹脂で構成された部分と、その部分を構成する第１の樹脂よりも融点の低い第２の樹脂で構成された部分とを有するように、少なくとも第１の樹脂と第２の樹脂とを複合化してなる複合繊維を前記耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで０．０２〜１．０質量％と、（ｃ）結合剤を含む粉末状の添加剤とからなり、かつ粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を内掛けで３０質量％以下に抑えた乾式吹付け施工用不定形耐火組成物が提供される。
【００１８】
本発明の他の観点によれば、上記不定形耐火組成物を搬送管内に送り込んで気流搬送し、搬送管内及び／又は搬送管の先端に接続した吹付けノズル内で、該不定形耐火組成物に平均粒径１００μｍ以下に微粒化した施工水を添加し、施工水が添加された不定形耐火組成物を吹付けノズルから施工面に吹付ける吹付け施工方法も提供される。
【００１９】
本明細書において、微粒化した施工水の平均粒径とは、位相ドップラー法で測定される個数基準での体積平均粒径のことである。その算出式は、｛ΣｎｉＤｉ３／Σｎｉ｝１／３である。ここでｎｉは直径Ｄｉの粒子の個数に相当する物理量である。この体積平均粒径の値は、米国TSI社の位相ドップラー式粒子測定装置（型式：2D-PDPA/RSA）を用いて測定することができる。
【発明の効果】
【００２０】
従来の有機繊維に代えて上記複合繊維を用いる場合、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を３０質量％以下に抑えると、吹付け施工体の剥離等を防止する効果が高まることが判った。これは、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を３０質量％以下に抑えた場合、第１の樹脂からなる部分によって複合繊維の直線性が改善される効果が、第２の樹脂からなる部分によって複合繊維の消失するタイミングが早まる効果に相乗的に作用するためであると考えられる。
【００２１】
かかる不定形耐火組成物は、平均粒径１００μｍ以下に微粒化した施工水を添加して吹付ける方法によると、施工水との混合効果が高まる結果、少ない施工水での吹付けが可能になるとともに、吹付けた際の衝撃で吹付け施工体の組織がよく締まるようになる。このため、複合繊維の消失による通気率の向上の効果は得つつ、吹付け施工体の見かけ気孔率は小さく抑えることができ、吹付け施工体の耐侵食性を向上できる。また、少ない施工水での吹付けを実現できるので、吹付け施工体からの水蒸気の発生も少なくなり、吹付け施工体の剥離等を防止する効果が一層向上する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１は、乾式吹付け施工装置の概略図を示す。タンク１内の粉末状の不定形耐火組成物２が、テーブルフィーダ３によって搬送管５内に送り込まれる。搬送管５内に送り込まれた不定形耐火組成物２は、空気導入管６から搬送管５内に供給される圧縮空気にのって搬送管５内を吹付けノズル４に向かって気流搬送される。
【００２３】
搬送管５の途中に一次注水器７が設けられ、一次注水器７よりも下流に二次注水器８が設けられている。一次注水器７から二次注水器８までの搬送管５に沿った距離は約１０ｍであり、二次注水器８から吹付けノズル４の先端までの距離は約０．９ｍである。
【００２４】
一次注水器７及び二次注水器８の各々から、搬送管５内に、米国TSI社の位相ドップラー式粒子測定装置（型式：2D-PDPA/RSA）による測定で平均粒径１００μｍに微粒化された施工水が圧縮空気と共に噴霧される。一次注水器７及び二次注水器８から噴霧される施工水の実質的全量、具体的には９５体積％以上の平均粒径が１００μｍである。
【００２５】
施工水の添加量が不定形耐火組成物１００質量％に対する外掛けでα質量％（例えば５〜１５質量％）となる条件で、一次注水器７及び二次注水器８の各々から連続的に施工水が噴霧される。一次注水器７が、施工水のβ質量％（例えば２０〜３０質量％）の量の水分を噴霧し、二次注水器８が施工水の１００−β質量％（例えば７０〜８０質量％）の量の水分を噴霧する。ここでα及びβの値は、施工員により適宜に調整できる。
【００２６】
搬送管５内を流れる過程で、不定形耐火組成物２と、微粒化された施工水の粒子とが混ざり合い、不定形耐火組成物２が湿潤状となる。湿潤状となった不定形耐火組成物２が搬送管５の先端に接続された吹付けノズル４から施工面Ｓに吹付けられ、施工面Ｓに吹付け施工体９が構築される。
【００２７】
施工水を平均粒径１００μｍに微粒化したことにより、不定形耐火組成物２と施工水とがよく混ざり合うようになる。このため、従来法に比べて施工水の使用量を低減しても、粉塵やリバウンドロス（施工面Ｓからの跳ね返り損失）が生じにくくなる。また、吹付けたときの衝撃で吹付け施工体の組織がよく締まるようになるため、空気を巻き込むことに起因する吹付け施工体９の見かけ気孔率の増大を抑制できる。
【００２８】
表１は、第１の実験例による不定形耐火組成物の配合を示す。表１で、非水溶性粒子は耐火性粉体と消石灰である。電融アルミナ（ｂ）は、粒径７５μｍ以下の粒度を１０質量％含む。仮焼アルミナ、シリカヒューム、及び粘土の粒径は１０μｍ以下である。消石灰の粒径は６〜８μｍである。ＰＰ−ＰＥ複合繊維（ポリプロピレン−ポリエチレン複合繊維）の平均長さは約１２ｍｍ、平均直径は約０．０５ｍｍである。
【００２９】
【表１】
0004758961.tif 000002
【００３０】
配合Ｇをベースとし、ＰＰ−ＰＥ複合繊維の配合割合は変更することなく、電融アルミナ（ａ）〜（ｃ）及び仮焼アルミナの配合割合を調整することにより、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を変化させたのが配合Ａ〜Ｆ及びＨ〜Ｍである。
【００３１】
図２は、表１の各実験例に使用したＰＰ−ＰＥ複合繊維の横断面図である。ＰＰ−ＰＥ複合繊維は、横断面（繊維の長さ方向に直行する断面）内に、ポリプロピレンからなる芯部分１１と、ポリエチレン、詳細には、密度０．９２９ｇ／ｃｍ３以下の低密度ポリエチレンからなる鞘部分１２とを有する芯鞘構造をなしている。
【００３２】
表２は、第２の実験例による不定形耐火組成物の配合を示す。表１のＰＰ−ＰＥ複合繊維を、これと平均長さ及び平均直径が同じ繊維であって、図２の芯部分１１に相当する部分がポリエステルからなり、鞘部分１２に相当する部分は低密度ポリエチレンからなるポリエステル−ポリエチレン複合繊維（ＰＥＴ−ＰＥ複合繊維）に置き換え、これ以外の構成は第１の実験例と同一にした。
【００３３】
【表２】
0004758961.tif 000003
【００３４】
表３は、比較例による配合を示す。表１のＰＰ−ＰＥ複合繊維を、これと平均長さ及び平均直径が同じ繊維であって、ポリプロピレンからなる複合化されていない繊維（ＰＰ単繊維）に置き換え、これ以外の構成は第１の実験例と同一にした。
【００３５】
【表３】
0004758961.tif 000004
【００３６】
以下、吹付け実験について説明する。
【００３７】
第１及び第２の実験例並びに比較例による各不定形耐火組成物を、図１の装置を用いて常温の施工面に吹付けた。吹付けにあたり、図１の注水器７及び８から添加する施工水の合量は、発塵とリバウンドロスを抑制できる最低限度の量となるように施工員が調整した。但し、第１の実験例とそれに対応する第２の実験例及び比較例とで、施工水の合量と注水器７及び８から添加する施工水の質量比とは同一にした。そして、施工面に構築された各吹付け施工体の見かけ気孔率及び平均通気率を測定した。
【００３８】
見かけ気孔率は、次の要領で測定した。吹付け施工体から切り出した試料を３００℃で２４時間乾燥させたのちの質量をＷ１とする。次に、その試料を水中に沈めて３時間煮沸したのち常温まで放冷して飽水試料を得、飽水試料の水中における質量Ｗ２を測定する。次に、飽水試料を水中から取り出し、湿布で表面をぬぐったものの質量をＷ３とする。見かけ気孔率は、（Ｗ３−Ｗ１）／（Ｗ３−Ｗ２）×１００で定義される。見かけ気孔率は、その値が小さい程、吹付け施工体が緻密で、耐侵食性に優れることを意味する。
【００３９】
平均通気率は、次の要領で測定した。吹付け施工体から同一寸法の直方体状の試験片を２つ切り出し、一方は１１０℃で２４時間乾燥させ、他方は３００℃で２４時間乾燥させて、各々の通気率Ｑ１１０℃、Ｑ３００℃を測定する。平均通気率は（Ｑ１１０℃＋Ｑ３００℃）／２で定義される。なお、通気率は、単位時間に試験片を透過したエアーの体積をＫ、試験片のエアーが通過する面の面積をＳ、試験片のエアーが通過する方向の厚みをＬ、試験片へのエアー侵入時の圧力をＵ１、大気圧をＵ２としたとき、Ｋ×（Ｌ／Ｓ）／（Ｕ１−Ｕ２）で定義される。通気率は、その値が大きい程、吹付け施工体の内部から外部に水蒸気が抜け易く、内部水蒸気圧の上昇に起因した剥離等を防止する効果が高いことを意味する。
【００４０】
図３に、本吹付け実験における各吹付け施工体の見かけ気孔率及び平均通気率の測定結果を示す。横軸は、不定形耐火組成物１００質量％に占める粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を示す。各プロットの位置における横軸の値は、表１〜３に記載されている。右側の縦軸は見かけ気孔率を示し、左側の縦軸は平均通気率を示す。
【００４１】
折線Ｐ１は、ＰＰ単繊維を用いた比較例による吹付け施工体の見かけ気孔率の変動を示す。若干左上がりのトレンドがあるが、概ねフラットな変動傾向を示している。
【００４２】
折線Ｇ１は、比較例による吹付け施工体の平均通気率の変動を示す。粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量が約２０質量％未満の領域で、平均通気率がほぼステップ状に上昇している。即ち、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を２０質量％未満に抑えると、吹付け施工体の剥離等を防止する効果が向上する。
【００４３】
粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子は、骨材間の隙間を埋めるマトリクスとなるため、その含有量の多少は、見かけ気孔率及び平均通気率の双方に影響を与える因子である。しかし、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量約１５〜２５質量％の領域では、見かけ気孔率の変動（折線Ｐ１）がフラットであることを考慮すると、平均通気率の変動（折線Ｇ１）がステップ状をなす原因としては、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子が骨材間の隙間を埋める度合いそのものの影響は小さいと考えられる。
【００４４】
平均通気率の変動が折線Ｇ１のようにステップ状をなす傾向は、有機繊維の中でもポリプロピレンよりなる繊維を選択した場合に特に顕著に発現する。有機繊維として、ポリエチレン、ビニロン、又はポリエステル等からなる単繊維を用いた場合には、折線Ｇ１のような変動を示すグラフが得られにくい。
【００４５】
ＰＰ単繊維が、他の有機繊維に比べて変形のしにくさを表す弾性率が高いことを考慮すると、平均通気率の変動（折線Ｇ１）がステップ状をなす主な原因は、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を２０質量％未満に抑えたときに、搬送管５を流れる過程でＰＰ単繊維がそれを取り囲むマトリクスからの押圧に打ち勝ち、直線性を保った状態で吹付け施工体９内に存在できるためと考えられる。
【００４６】
即ち、折れ曲がったＰＰ単繊維が消失して形成される折れ曲がった通気孔よりも、直線性を保った状態のＰＰ単繊維が消失して形成される直線状の通気孔の方が、エアー（実際は水蒸気）が通過する際の抵抗が少ない。繊維の配向が同様であっても、繊維の直線性が良好な程、通気率を良好にできる。
【００４７】
なお、リン酸塩やケイ酸塩等の水溶性粒子は、図１の搬送管５内を流れる過程又は少なくとも吹付け施工体内で施工水に溶けた状態で存在するため、ＰＰ単繊維の直線性を妨げる因子にならない。このため、水溶性粒子の含有量の多少は、平均通気率に殆ど影響を与えない。ＰＰ単繊維の直線性を良好に保つには、非水溶性粒子、しかもマトリクスとしてＰＰ単繊維を取り囲み、その直線性に大きく影響を与える粒径７５μｍ以下のものの含有量を抑えることが肝要であると判った。
【００４８】
折線Ｐ２は、ＰＰ−ＰＥ複合繊維を用いた第１の実験例による吹付け施工体の見かけ気孔率の変動を示す。折線Ｐ１と同様、若干左上がりのトレンドがあるが、概ねフラットな変動傾向を示している。
【００４９】
折線Ｇ２は、第１の実験例による吹付け施工体の平均通気率の変動を示す。横軸の全域で、比較例による吹付け施工体の平均通気率（折線Ｇ１）よりも大きな値を示している。これは、ＰＰ−ＰＥ複合繊維を用いた場合、３００℃での通気率Ｑ３００℃はＰＰ単繊維を用いた場合と同等の値となるが、１１０℃での通気率Ｑ１１０℃がＰＰ単繊維を用いた場合よりも格段に大きくなるためである。
【００５０】
ＰＰ−ＰＥ複合繊維を用いる場合の方が、ＰＰ単繊維を用いる場合よりもＱ１１０℃が大きくなるのは、ポリプロピレンは融点が約１４０〜１７５℃、低密度ポリエチレンは融点が約９０〜１３５℃であるため、１１０℃では、ＰＰ単繊維は殆ど消失しないのに対し、ＰＰ−ＰＥ複合繊維の低密度ポリエチレンからなる鞘部分の少なくとも一部は消失し、その分、吹付け施工体内に通気孔が形成されるからである。
【００５１】
ところで、吹付け施工体の剥離等を防止するためには、これに含まれる有機繊維の消失するタイミングが早い程よい。有機繊維が消失するタイミングが、吹付け施工体の内部水蒸気圧がピークに達するタイミングよりも遅いと、吹付け施工体の剥離等を有効に防止しえない場合があるからである。吹付け施工体の内部水蒸気圧がどの温度でピークに達するかは、熱間施工で吹付け施工体が炉壁により急加熱される場合と、冷温間施工後の乾燥工程で吹付け施工体が徐々に加熱される場合とで異なるが、いずれにせよ、有機繊維はできるだけ早い段階、例えば吹付け施工体が１１０℃に達したときには少なくとも一部が消失していることが好ましい。
【００５２】
この点、第１の実験例で用いたＰＰ−ＰＥ複合繊維の低密度ポリエチレンからなる鞘部分は、同複合繊維が消失するタイミングをＰＰ単繊維が消失するタイミングよりも早めるため、ＰＰ単繊維を用いる場合よりも吹付け施工体の剥離等を防止する効果が高い。
【００５３】
一方、ＰＰ−ＰＥ複合繊維のポリプロピレンからなる芯部分は、ＰＰ−ＰＥ複合繊維の直線性をＰＰ単繊維と同等に保つ役割を担う。
【００５４】
粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量が２０質量％未満の領域では、ポリプロピレンからなる芯部分によってＰＰ−ＰＥ複合繊維の直線性が特に良好に保たれるため、その効果と、同複合繊維の低密度ポリエチレンからなる鞘部分によるＱ１１０℃の向上効果とが相乗的に作用し、折線Ｇ２が折線Ｇ１よりも格段に大きな値を示している。
【００５５】
粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量が２０質量％以上の領域では、ＰＰ−ＰＥ複合繊維の直線性がある程度低下していると思われるが、同複合繊維の低密度ポリエチレンからなる鞘部分によるＱ１１０℃の向上効果が、直線性がやや損なわれることによる通気率の低下要因を補う結果、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を３０質量％まで増やしても、ＰＰ単繊維を用いて粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を２０質量％未満に抑えた場合と同等以上の平均通気率を達成している。
【００５６】
即ち、ＰＰ単繊維を用いる場合は、良好な平均通気率を得るために粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を２０質量％未満に抑える必要があったが、ＰＰ−ＰＥ複合繊維を用いると、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を３０質量％以下に抑えればよい。このため、配合設計の自由度が向上する。
【００５７】
なお、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量が３０質量％を超える領域では、繊維の直線性が著しく損なわれるためか、ＰＰ−ＰＥ複合繊維を用いても、ＰＰ単繊維を用いた場合と同様、平均通気率は小さくなっている。
【００５８】
折線Ｐ３は、ＰＥＴ−ＰＥ複合繊維を用いた第２の実験例による吹付け施工体の見かけ気孔率の変動を示す。折線Ｐ１及びＰ２と同様、若干左上がりのトレンドがあるが、概ねフラットな変動傾向を示している。
【００５９】
折線Ｇ３は、第２の実験例による吹付け施工体の平均通気率の変動を示す。ＰＥＴ−ＰＥ複合繊維において、芯部分のポリエステルは、鞘部分の低密度ポリエチレンより弾性率が高い。また、鞘部分の低密度ポリエチレンの融点９０〜１３５℃は、芯部分のポリエステルの融点２３０〜２６０℃よりも低い。このため、ＰＥＴ−ＰＥ複合繊維でもＰＰ−ＰＥ複合繊維の場合と同様、ポリエステルからなる芯部分が繊維の直線性を保ち、低密度ポリエチレンからなる鞘部分が繊維の消失を早める。
【００６０】
粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量２０質量％の位置で、折線Ｇ３が折線Ｇ１やＧ２のようにステップ状に変動しないのは、ＰＥＴ−ＰＥ複合繊維の芯部分を構成するポリエステルの弾性率がポリプロピレンの弾性率に劣るため、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を２０質量％未満に抑えてもＰＥＴ−ＰＥ複合繊維の直線性が飛躍的に向上するという現象が生じないためと考えられる。
【００６１】
しかし、第２の実験例による吹付け施工体の平均通気率（折線Ｇ３）は、横軸の全域で比較例による吹付け施工体の平均通気率（折線Ｇ１）より大きな値を示しており、第１の実験例の場合と同様、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を３０質量％まで増やしても、ＰＰ単繊維を用いて粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を２０質量％未満に抑えた場合と同等の平均通気率を達成している。
【００６２】
粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量２０〜３５．１質量％の領域では、折線Ｇ２とＧ３が似た変動傾向を示している。粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量が少ない程、平均通気率が良好になることから、第１及び第２の実験例で、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量は、プロットの位置を根拠として、２７質量％以下であることが好ましく、２５．６質量％以下であることがより好ましく、２２質量％以下であることがより一層好ましいといえる。
【００６３】
但し、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量が１５質量％未満の領域では、折線Ｐ２及びＰ３の傾きがやや急に大きくなっている。このことから、見かけ気孔率の増大による吹付け施工体の耐侵食性の低下を防止するには、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量は１５質量％以上であることが好ましいと考えられる。なお、施工部位によってはさほど耐侵食性が要求されない場合もあるため、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を１５質量％未満としても差し支えない場合はある。
【００６４】
以上、第１及び第２の実験例では、ポリプロピレン又はポリエステルよりなる第１の樹脂と複合化する第２の樹脂に低密度ポリエチレンを用いたが、第２の樹脂には、低密度ポリエチレン以外のポリエチレン、例えば、中密度ポリエチレンや高密度ポリエチレンを用いてもよい。これらの融点は、１００℃〜１３５℃と低密度ポリエチレンの融点よりやや高いが、ポリプロピレンやポリエステルの融点より低いため、これらをポリプロピレン又はポリエステルと複合化すると上記実験例と同様の結果が得られるであろう。また、ポリエチレンを主体とした樹脂、例えばポリエチレンの含有量が８０質量％以上の樹脂であれば、これを第１の樹脂と複合化すると上記実験例と同様の結果が得られるであろう。
【００６５】
さらに、ポリエチレン以外の樹脂であっても、第１の樹脂よりも融点の低い樹脂、好ましくは１１０℃における体積減少率（（常温での体積−１１０℃での体積）／常温での体積）が第１の樹脂よりも高い樹脂であれば、平均通気率をＰＰ単繊維を用いる場合よりも改善できる。ポリエチレン以外の第２の樹脂としては、例えば、エチレンとコモノマーとの共重合体や、脂肪族ポリエステル（例：ポリカプロラクトン、ポリブチレンサクシネート、ポリエチレンサクシネート）等が挙げられる。
【００６６】
第２の樹脂は、融点が低いもの程好ましい。融点を下げるためには、ベースとなる樹脂に、エチレン−酢酸ビニル共重合体（ＥＶＡ）を相溶させることが有効である。ここで、相溶とは、既にできあがっているポリマー同士を混合する操作をいう。具体的にはポリエチレン、好ましくは低密度ポリエチレンに、エチレン−酢酸ビニル共重合体を相溶させた相溶物は、ポリエチレンよりも融点が低く、第２の樹脂に用いて好ましい。エチレン−酢酸ビニル共重合体の割合は、相溶物に占める内掛けで１０質量％以上であることが好ましい。
【００６７】
また、複合繊維は、特に図２に示したものに限られない。例えば、図２で、鞘部分１２を第１の樹脂（例：ポリプロピレン）で構成し、芯部分１１を第２の樹脂（例：低密度ポリエチレン）で構成してもよい。要は、横断面内に、第１の樹脂で構成された部分と、その部分を構成する第１の樹脂よりも融点の低い第２の樹脂で構成された部分とを有するように、少なくとも第１の樹脂と第２の樹脂とが複合化されていればよい。
【００６８】
図４は、複合繊維の他の例を示す横断面図である。以下、便宜上、第１の樹脂と第２の樹脂との一方からなる部分を第１部分といい、他方からなる部分を第２部分という。
【００６９】
図４(ａ)は、横断面が各々半円形をなす第１部分２１と第２部分２２とを両者によって円形の横断面が形成されるように組み合わせて複合化した複合繊維を示す。
【００７０】
図４(ｂ)は、横断面視において２つの第１部分２１及び２１が、第２部分２２を両側から挟むように配置して複合化した複合繊維を示す。
【００７１】
図４(ｃ)は、図２と同様、第１部分２１が第２部分２２を取り囲んで芯鞘構造をなすもののうち、第２部分２２を第１部分に対して偏心させて配置した複合繊維を示す。
【００７２】
図４(ｄ)は、図２の芯鞘型複合繊維に中空２３を設けた芯鞘中空型複合繊維を示す。
【００７３】
図４(ｅ)は、第２部分２２を複数に分けて構成し、横断面視において、第１部分２１が海、複数の第２部分２２の各々が海上に離散的に分布する島の関係になるように、両者を組み合わせて複合化した海島型複合繊維を示す。
【００７４】
図４(ｆ)は、(ｅ)の海島型複合繊維に中空２３を設けた海島中空型複合繊維を示す。
【００７５】
表１及び２では、複合繊維の添加量を耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで０．１質量％としたが、複合繊維の添加量は耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで０．０２〜１．０質量％であればよい。０．０２質量％未満だと、吹付け施工体に充分な本数の通気孔を形成できないため、吹付け施工体の剥離等の問題を解決できず、０．４質量％より多いと、繊維の消失に伴う吹付け施工体の体積減少率が大きく、施工体がそりやすくなる。両問題の兼ね合いを考慮すると、複合繊維の添加量は、耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで０．０４〜０．３質量％であることが好ましい。
【００７６】
また、表１及び２では、複合繊維の平均長さを１２ｍｍ、平均直径を０．０５ｍｍとしたが、複合繊維の平均長さ及び平均直径は特に限定されない。複合繊維の平均長さは、２ｍｍ〜２０ｍｍが好ましく、２ｍｍ〜１３ｍｍがより好ましい。複合繊維の平均直径は、０．０１ｍｍ〜１ｍｍが好ましく、０．０２５ｍｍ〜０．０７ｍｍがより好ましい。
【００７７】
耐火性粉体も、表１及び２に示したものに限られない。耐火性粉体は、粒径７５μｍを超える耐火性骨材と、粒径７５μｍ以下の耐火性微粉とで構成でき、耐火性骨材には、例えば、アルミナやボーキサイト等の金属酸化物、ダイアスポア、ムライト、カイヤナイト、バン土頁岩、シャモット、ケイ石、パイロフィライト、シリマナイト、アンダリュウサイト、クロム鉄鉱、スピネル、マグネシア、ジルコニア、ジルコン、クロミア、窒化ケイ素、窒化アルミニウム等の金属窒化物、炭化ケイ素、金属炭化物、金属、炭化ホウ素、ホウ化チタン、及びホウ化ジルコニウムから選ばれる１種以上を使用でき、耐火性微粉には、例えば、仮焼アルミナ、シリカヒューム、及び粘土の他、コロイダルシリカやアルミナゾル等の無機酸化物コロイド粒子等を使用できる。
【００７８】
結合剤も、表１及び２に示したものに限られない。水溶性粒子としては、リン酸塩やケイ酸塩の他、ホウ酸塩等が挙げられる。非水溶性粒子としては、アルミナセメント、マグネシアセメント、レジンやピッチ等の熱間でカーボンボンドを形成する有機物等が挙げられる。熱間での通気性を確保し易い点では、リン酸塩又はケイ酸塩が好ましい。結合剤の添加量は、耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで１〜５質量％が好ましい。
【００７９】
硬化促進剤も、表１及び２に示したものに限られない。非水溶性粒子としては、消石灰以外にも、ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、１２ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３、ＣａＯ・２Ａｌ２Ｏ３、３ＣａＯ・Ａｌ２Ｏ３、３ＣａＯ・３Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２、１１ＣａＯ・７Ａｌ２Ｏ３・ＣａＦ２等のカルシウムアルミネート類、酸化カルシウム、炭酸カルシウム、及び塩化カルシウム等のカルシウム塩等が挙げられる。水溶性粒子としては、ケイ酸ソーダ、ケイ酸カリウム等のケイ酸塩、アルミン酸ソーダ、アルミン酸カリウム、アルミン酸カルシウム等のアルミン酸塩、硫酸ソーダ、硫酸カリウム、硫酸マグネシウム等の硫酸塩、及び塩化カルシウム等が挙げられる。硬化促進剤の添加量は、耐火性粉体１００質量％に対する外掛けで０．１〜６質量％であることが好ましい。
【００８０】
添加剤には、結合剤及び硬化促進剤の他、分散剤、焼結助剤（例：金属粉、シリコン粉、及びフェロシリコン粉等）、炭化ホウ素等の酸化防止剤、硬化遅延剤等を用いてもよい。
【００８１】
分散剤には、水溶性粒子であるクエン酸ソーダ、酒石酸ソーダ、ポリアクリル酸ソーダ、スルホン酸ソーダ、ポリカルボン酸塩、β−ナフタレンスルホン酸塩類、ナフタリンスルフォン酸、及びカルボキシル基含有ポリエーテルから選ばれる１種以上を用いることができる。
【００８２】
但し、以上の各材料は、不定形耐火組成物に占める粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量が３０質量％以下となるように組み合わせることは言うまでもない。こうすることでリバウンドロスが増える場合は、粒径７５μｍ未満の非水溶性粒子に粘土等の増粘作用をもつ粒子を含めるとよい。具体的には、粒径７５μｍ未満の非水溶性粒子１００質量％中、３〜１３質量％、特に３〜８質量％を粘土が占める構成にすることが好ましい。
【００８３】
なお、表１及び２の実験例では、硬化促進剤に非水溶性粒子である消石灰のみを用いたが、硬化促進剤に水溶性粒子を用いてもよい。添加剤、例えば硬化促進剤の少なくとも一部に水溶性粒子を用いれば、粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量を３０質量％以下に抑えることを容易に実現できる。
【００８４】
但し、硬化促進剤に何を採用するかは、例えば結合剤に使用するものとの相性を考慮に入れなければならない場合がある。硬化促進剤に水溶性粒子のみを用いた場合、その硬化作用に不具合が生じるような場合は、硬化促進剤に水溶性粒子と非水溶性粒子とを併用すればよいであろう。両者を併用することにより、水溶性粒子のみを使用する場合の不具合を抑制できる。
【００８５】
また、硬化促進剤や分散剤の一部又は全部を施工水に溶解し、図１の一次注水器７及び／又は二次注水器８から噴霧してもよい。本明細書において、施工水とは添加剤の水溶液も含む概念とする。
【００８６】
なお、本明細書においては、搬送管内及び／又は吹付けノズル内で不定形耐火組成物に添加する水はすべて施工水の概念に含めるものとする。搬送管内に送り込む前に不定形耐火組成物を少量の水で湿潤させてもよいが、その水は施工水の概念には含まれない。
【００８７】
また、図１の装置では、施工水の実質的全量を平均粒径１００μｍに微粒化したが、施工水の平均粒径は小さい程、施工水と不定形耐火組成物との混ざり合いを改善できる。発明者らの研究によると、施工水の実質的全量の平均粒径は、７０μｍ以下が好ましく、５０μｍ以下がより好ましく、３０μｍ以下が最も好ましい。
【００８８】
また、図１には、施工水を２つの注水器７及び８から２段階的に供給する例を示したが、注水器の数は３つ以上であってもよい。この他、種々の設計変更、改良、及び組み合わせが可能なことは当業者に自明であろう。
【産業上の利用可能性】
【００８９】
本発明は、例えば、高炉、樋、混銑車、転炉、ＲＨやＤＨ等の脱ガス装置のスノーケル、取鍋、二次精錬炉、タンディッシュ、セメントロータリーキルン、廃棄物溶融炉、焼却炉、及び非鉄金属容器といった溶融金属用容器、溶融金属の通路、溶炉、又は窯炉等の吹付け補修に利用できる。
【図面の簡単な説明】
【００９０】
【図１】乾式吹付け施工装置の概略図である。
【図２】複合繊維の一例を示す横断面図である。
【図３】粒径７５μｍ以下の非水溶性粒子の含有量と、吹付け施工体の平均通気率及び見かけ気孔率との関係を示すグラフである。
【図４】複合繊維の他の例を示す横断面図である。
【符号の説明】
【００９１】
１…タンク、２…不定形耐火組成物、３…テーブルフィーダ、４…吹付けノズル、５…搬送管、６…空気導入管、７…一次注水器、８…二次注水器、９…吹付け施工体、Ｓ…施工面、１１…ポリプロピレン（第１の樹脂）からなる部分、１２…ポリエチレン（第２の樹脂）からなる部分、２１…第１部分、２２…第２部分、２３…中空。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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