(57)【要約】【課題】施工の保型性が良く自重による脱落、稼働時の強度低下による脱落のない断熱材を提供すること。【解決手段】質量％で、セラミックファイバー１０〜４０％、シリカゾル、アルミナ骨材、シリカ骨材、セメント、有機質粘調材の１種又は２種以上を合計で５〜３０％を含有し、残部水からなるセラミックファイバー混練物に、外掛けでアルミナ繊維撚糸または組紐を１〜３０％添加したことを特徴とするアルミナ繊維を含有する断熱材。【選択図】        図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
質量％で、セラミックファイバー１０〜４０％、シリカゾル、アルミナ骨材、シリカ骨材、セメント、有機質粘調材の１種又は２種以上を合計で５〜３０％を含有し、残部水からなるセラミックファイバー混練物に、外掛けでアルミナ繊維撚糸または組紐を１〜３０％添加したことを特徴とするアルミナ繊維を含有する断熱材。
【請求項２】
アルミナ繊維のアルミナ含有量が、６０〜９５質量％であることを特徴とする請求項１記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
【請求項３】
アルミナ繊維撚糸または組紐の径が１〜５ｍｍ、長さが１０〜１００ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
【請求項４】
アルミナ繊維撚糸または組紐の径が１〜５ｍｍで、直径１０〜１００ｍｍの円の１／１０〜１／２周円弧状であることを特徴とする請求項１又は２記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
【請求項５】
アルミナ繊維撚糸または組紐の径が１〜５ｍｍで、長さが１０〜２００ｍｍの２本のアルミナ長繊維ファイバーを組み合わせ捻り又は結び合わせたものであり、２本の角度が１０〜１７０度であることを特徴とする請求項１又は２記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
【請求項６】
アルミナ繊維撚糸または組紐を樹脂または硬化剤で被覆したことを特徴とする請求項１〜５の何れか１項に記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は加熱炉等に用いられる断熱材に関し、特に軽量断熱材として施工、補修される際に使用するアルミナ繊維を有する断熱材に関する。
【０００２】
【従来の技術】
加熱炉、焼却炉、溶融炉、熱処理炉等の各種工業炉の炉壁内面、又は耐熱構造が必要とされる壁の内面にセラミックファイバーを含有する不定形耐火物が使用されている。
特許文献１には加熱炉等のライニングに無機質繊維ブロックを使用する際に、無機質繊維ブロックを簡便かつ効果的に補修することを目的として、無機質繊維ブロックの表面に無機質繊維を３０〜７０体積％含有する不定形耐火物（セラミックファイバー混練物）を塗布し平坦化した表面に、無機質繊維にバインダーを混合した吹き付け材で補修する方法が開示されている。
特許文献２には繊維同士あるいは繊維と耐火物を強固に結合させるために、炭素繊維を熱硬化性樹脂の溶媒希釈溶液中に浸漬し、次いで該炭素繊維外表面に熱硬化性樹脂を塗布し、炭素含有耐火物中に配置する方法が開示されている。
また、本出願人は特許文献３で熱衝撃に起因する亀裂が発生しにくい耐火物を提供することを目的として、無機繊維からなる棒状成形体で補強した耐火物を先に開示した。
【０００３】
特許文献１に開示された発明は、高温長時間の使用環境では、施工の保型性がなく自重によるセラミックファイバー混練物の脱落、稼働時の強度低下による脱落等が懸念される場合もある。
特許文献２に開示された発明は、主に連続鋳造で使用されるロングノズルを対象として炭素繊維と耐火物を強固に結合させることを目的とするが、高温の使用環境下では樹脂中の揮発分が消失し、非常に多孔質となり、加熱炉等の長期間の使用に絶えず、耐火物が剥離してしまうことが容易に予想される。
また、本出願人が先に開示した特許文献３もＲＨ脱ガス設備、溶鋼取鍋等高温−低温の繰り返し使用による熱衝撃に起因する耐火物の亀裂発生防止を目的としたものであり、加熱炉等長時間、長期間に渡って高温下で使用される耐火物の脱落防止を目的としたものとは異なる。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−３０４７６８号公報
【特許文献２】
特開昭５９−３５０６９号公報
【特許文献３】
特開２００１−２８５９８９号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記した従来技術の問題点を解消しようとするもので、施工の保型性が良く自重による脱落、稼働時の強度低下による脱落のない断熱材を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
係る課題を解決するため、本発明の要旨とするところは、下記の通りである。
（１）質量％で、セラミックファイバー１０〜４０％、シリカゾル、アルミナ骨材、シリカ骨材、セメント、有機質粘調材の１種又は２種以上を合計で５〜３０％を含有し、残部水からなるセラミックファイバー混練物に、外掛けでアルミナ繊維撚糸または組紐を１〜３０％添加したことを特徴とするアルミナ繊維を含有する断熱材。
（２）アルミナ繊維のアルミナ含有量が、６０〜９５質量％であることを特徴とする（１）記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
（３）アルミナ繊維撚糸または組紐の径が１〜５ｍｍ、長さが１０〜１００ｍｍであることを特徴とする（１）又は（２）記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
（４）アルミナ繊維撚糸または組紐の径が１〜５ｍｍで、直径１０〜１００ｍｍの円の１／１０〜１／２周円弧状であることを特徴とする（１）又は（２）記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
（５）アルミナ繊維撚糸または組紐の径が１〜５ｍｍで、長さが１０〜２００ｍｍの２本のアルミナ長繊維ファイバーを組み合わせ捻り又は結び合わせたものであり、２本の角度が１０〜１７０度であることを特徴とする（１）又は（２）記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
（６）アルミナ繊維撚糸または組紐を樹脂または硬化剤で被覆したことを特徴とする（１）〜（５）の何れか１項に記載のアルミナ繊維を含有する断熱材。
【０００７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
前記（１）に係る発明は、質量％で（以下同じ）、セラミックファイバー１０〜４０％、シリカゾル、アルミナ骨材、シリカ骨材、セメント、有機質粘調材の１種又は２種以上を合計で５〜３０％を含有し、残部水からなるセラミックファイバー混練物に、外掛けでアルミナ繊維撚糸または組紐を１〜３０％添加したことを特徴とする。
【０００８】
セラミックファイバーは断熱性を向上させるため１０％以上含有することとするが、保型性を持たせるため４０％以下とする。シリカゾル、アルミナ骨材、シリカ骨材、セメント、有機質粘調材は耐熱性向上及び結合性を得るため、それらの１種又は２種以上を合計で５％以上含有することとするが、過焼結による割れ等の防止のため３０％以下とする。
残部は水とし、これらのものを混錬して、こて塗り、吹き付け等により施工する。
有機粘調材としては水溶性高分子が適し、ヒドロキシエチルセルロース、メチルビニルエーテルなど必要に応じ添加する。
アルミナ繊維撚糸とはアルミナ繊維を径２ｍｍ以下の撚り合わせた糸状のものをいい、アルミナ組紐とは径が１ｍｍ超の撚り合わせた組紐状のものをいう。添加量は１〜３０％が最適で、１％未満では施工時のだれが発生し、３０％超ではセラミックファイバーとの均質撹拌が困難で強度低下を起こし施工時及び稼働時に脱落する。
【０００９】
前記（２）に係る発明は、（１）に係る発明においてアルミナ繊維のアルミナ含有量が、６０〜９５％であることを特徴とする。
アルミナ繊維のアルミナ含有料は６０％未満では一般加熱炉の操業温度１２００℃以上で溶融し耐用効果が発揮できない。また９５％を超えるとアルミナ繊維が脆く稼働時に折損し効果が発揮できない。
【００１０】
前記（３）に係る発明は、（１）又は（２）に係る発明において、アルミナ繊維撚糸または組紐の径が１〜５ｍｍ、長さが１０〜１００ｍｍであることを特徴とする。
アルミナ繊維撚糸または組紐の径は１〜５ｍｍが適正で、１ｍｍ未満では混練時に折損し効果が発揮できない。また５ｍｍを超えるとファイバー単体重量が重くなり施工時の垂れ・落下が発生する。長さについては１０〜１００ｍｍが適正で１０ｍｍ未満では効果が発揮できない。また１００ｍｍを超えると混練時の折損や施工性に問題が発生し施工体の品質低下を招く。
【００１１】
前記（４）に係る発明は、（１）又は（２）に係る発明において、アルミナ繊維撚糸または組紐の径が１〜５ｍｍで、直径１０〜１００ｍｍの円の１／１０〜１／２周円弧状であることを特徴とする。
アルミナ繊維撚糸または組紐の径は上記（３）に係る発明と同様に１〜５ｍｍが適正である。長さについては直径１０〜１００ｍｍの円の１／１０周円弧状より短いと効果が発揮できない。また、直径１０〜１００ｍｍの円の１／２周円弧状より大きいと混練時の折損や施工性に問題が発生し施工体の品質低下を招く。
【００１２】
前記（５）に係る発明は、図２に示すように（１）又は（２）に係る発明において、アルミナ繊維撚糸または組紐の径が１〜５ｍｍで、長さが１０〜２００ｍｍの２本のアルミナ長繊維ファイバー４を組み合わせ捻り又は結び合わせたものであり、２本の角度５が１０〜１７０度であることを特徴とする。
アルミナ繊維撚糸または組紐の径は上記（３）に係る発明と同様に１〜５ｍｍが適正である。長さについては１０〜２００ｍｍが適正で１０ｍｍ未満では効果が発揮できない。また、２００ｍｍを超えるとアルミナ長繊維ファイバーを組み合わせ捻り又は結び合わせる時や、混練時の折損、施工性に問題が発生し施工体の品質低下を招く。アルミナ長繊維ファイバーを組み合わせ１０〜１７０度の角度にすることで支持材と絡まるが１０度未満では絡みがなく、１７０度を超えると滑る為、効果が発揮できない。
【００１３】
前記（６）に係る発明は、（１）〜（５）の何れか１項に記載の発明において、アルミナ繊維撚糸または組紐を樹脂または硬化剤で被覆したことを特徴とする。
アルミナ繊維撚糸または組紐はフェノール樹脂、セメント、スチロール樹脂系接着剤、パラフィン等を使用し、含浸または表面コーティングした剛性のあるアルミナ繊維とすることにより、剛性が向上し、施工時の自重に耐える曲げ強度を増加させることができる。
【００１４】
【実施例】
［本発明例］
質量％で、セラミックファイバー４０％、シリカゾル１０％、アルミナ骨材１０％、有機質粘調材５％、水３５％を加え混練した混練物１００％に、径３ｍｍ、長さ２０ｍｍの円弧状のアルミナ繊維ファイバーを外掛けで５％添加し、円弧状アルミナ繊維を均等分散させるために５分の混練をおこなった。円弧状アルミナ繊維は直径８０ｍｍの円形にしフェノール樹脂に漬け込み引き上げて乾燥硬化させ、図１に示すように、１／２円弧ファイバー１、１／４円弧ファイバー２、１／８円弧ファイバー３となるように裁断し、ファイバー化した。
【００１５】
アルミナ繊維の被覆材は、水ガラス、セメント、スチロール樹脂系接着剤、パラフィンもフェノール樹脂と同様の効果が確認できた。施工体の強度がなく加工アルミナ繊維ファイバーの熱膨張による剥離が生じる場合は、加工アルミナ繊維ファイバーの熱間強度を低下させる為にパラファインが効果的である。
【００１６】
施工においては５０ｍｍ間隔の網目状のアルミナ繊維支持構造を鉄皮に固定しセラミックファイバー混練物を鏝塗りにて網目状のアルミナ繊維支持構造に塗りつけ充填を行った。自重による脱落もなく、１３００℃、３５０日の稼動後も脱落がなかった。
【００１７】
［比較例］
質量％で、セラミックファイバー４０％、シリカゾル１０％、アルミナ骨材１０％、有機粘調材５％、水３５％を加え混練した混練物を、スタッド及び金網に鏝塗りまたは吹付し施工体を得た。
セラミックファイバー混練物に使用するアルミナファイバーは短繊維であり支持構造物への絡みが弱く、施工時に垂れや稼働時に脱落が生じていた。また、１３００℃、３０日の稼動後、施工面積の８０％が脱落していた。
【００１８】
【発明の効果】
本発明により、以下の効果が期待できる。
（１）アルミナ繊維またはアルミナ繊維ファイバーと支持構造の絡みが強くなり施工時の自重による落下を防止できる。
（２）アルミナ繊維を使用することで材料間の接触が多くなり稼働時の強度劣化による脱落を防止できる。
（３）アルミナ繊維はフェノール樹脂、セメント、スチロール樹脂系接着剤、パラフィンを使用し含浸または表面コーティングすることで剛性を持たせ施工時の自重に耐える曲げ強度を増加させる。
（４）アルミナ繊維の組み合わせにより支持材との絡みも多くなり支持力が増加する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の円弧状ファイバーの模式図を示す。
【図２】本発明の捻りファイバーの模式図を示す。
【符号の説明】
１：１／２円弧ファイバー
２：１／４円弧ファイバー
３：１／８円弧ファイバー
４：捻りファイバー
５：２本の角度
【図１】
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【図２】
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