(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
耐火性骨材及び耐火性超微粉、又は耐火性骨材、耐火性超微粉及びセメントを含む主成分と、さらに外掛けで分散剤とを含む不定形耐火組成物を乾式で吹付け、緻密な耐火物を得る方法において、吹付け機に接続された圧送ホース又は圧送配管の下流部に手前から順に注水口、混練用配管及びノズル部を設け、前記ノズル部を水溶液注入口、混合用配管及び吹付けノズルにより構成し、空気圧送された不定形耐火組成物粉体に、前記注水口を通じて施工水分を添加したものを、前記混練用配管を通して流し込み軟度の作業性に混練し、得られた混練物に前記水溶液注入口から凝集剤又は保形性付与剤の水溶液を添加したものを前記混合用配管及び前記吹付けノズルを通じて吹付けることを特徴とする不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法。
【請求項２】
耐火性骨材及び耐火性超微粉、又は耐火性骨材、耐火性超微粉及びセメントを含む主成分と、さらに外掛けで分散剤とを含む不定形耐火組成物を乾式で吹付け、緻密な耐火物を得る方法において、吹付け機に接続された圧送ホース又は圧送配管の下流部に手前から順に注水口、スタティックミキサ又は捩じり管からなる混練用配管及びノズル部を設け、前記ノズル部を水溶液注入口、スタティックミキサ又は捩じり管からなる混合用配管及び吹付けノズルにより構成し、空気圧送された不定形耐火組成物粉体に、前記注水口を通じて施工水分を添加したものを、前記混練用配管を通して流し込み軟度の作業性に混練し、得られた混練物に前記水溶液注入口から凝集剤又は保形性付与剤の水溶液を添加したものを前記混合用配管及び前記吹付けノズルを通じて吹付けることを特徴とする不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法。
【請求項３】
請求項２に記載の不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法において、前記スタティックミキサの場合、ミキシングエレメントの内径が20〜150 mm、軸方向長さが20 mm以上であり、かつ軸方向長さ／内径の比が１〜４の範囲内であり、前記捩じり管の場合、内径が20〜150 mm、捩じりピッチが50 mm以上であり、かつ捩じりピッチ／内径の比が１〜15の範囲内であることを特徴とする不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法において、前記施工水分の量が前記不定形耐火組成物100重量％に対して外掛けで4.5〜9.0重量％であり、前記凝集剤水溶液の場合、その添加量が前記不定形耐火組成物の主成分100 重量％に対して外掛けで0.1〜1.5重量％であり、前記保形性付与剤水溶液の場合、その添加量が前記不定形耐火組成物の主成分100 重量％に対して外掛けで0.1〜１重量％であることを特徴とする不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法。
【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の乾式吹付け施工方法において、前記不定形耐火組成物粉体の主成分が粒径10 mm以下に調整された耐火性骨材70〜98重量％、及び粒径10μm以下の耐火性超微粉２〜30重量％の合計100重量％からなり、さらに分散剤を上記主成分に対して外掛けで0.01〜1.0重量％添加することを特徴とする不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法。
【請求項６】
請求項１〜４のいずれかに記載の不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法において、前記不定形耐火組成物粉体の主成分が粒径10 mm以下に調整された耐火性骨材62〜97.5重量％、粒径10μm以下の耐火性超微粉２〜30重量％、及びセメント0.5 〜8.0重量％の合計100重量％からなり、さらに分散剤を上記主成分に対して外掛けで0.01〜1.0重量％添加することを特徴とする不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法。
【請求項７】
請求項１〜６のいずれかに記載の不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法において、前記保形性付与剤水溶液として珪酸アルカリ又はアルミン酸アルカリを添加することを特徴とする不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の属する技術分野】
【０００１】
本発明は取鍋、タンディッシュ、樋等の溶融金属容器及び雰囲気炉の内張り材として使用される緻密質流し込み耐火物の乾式吹付け施工方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、流し込み材の耐用性が向上するにつれて溶融金属容器の内張り材は、煉瓦から施工が容易な流し込み材へと移行してきている。 しかし省力化の点では、流し込み施工方法にはまだ枠掛けという煩雑な作業があるという問題がある。 その点、吹付け施工方法は型枠が不要で応急かつ局部的補修が可能なため、一段と省力化に寄与するとともに補修計画に対しても柔軟な対応ができる。 そのため吹付け施工方法は増加の傾向にある。 吹付け施工方法には大別すると、乾式吹付け法、半乾式吹付け法、及び湿式吹付け法の三つの方法がある。
【０００３】
乾式吹付け法は、不定形耐火物の粉体を吹付けノズルの先端まで圧搾空気で圧送し、ノズル部で水を添加して吹付ける方法である。 この方法は混練用ミキサが不要で、使用後の清掃が簡便である等の利点を有するが、ノズル内での粉体と水の混合が不均一になりやすいために、施工した耐火物の耐用性が劣ったり、リバンドロスや発塵により作業環境が悪化する等の問題がある。 ノズル内での粉体と水の混合を良くする方法としては、実開昭58-137465 号や同58-137466 号に開示されたものがある。両考案は同一出願人のもので、いずれもノズル部での注水が二段階になっており、さらに先端部分の注水口の形状、配置に工夫がなされている。しかし、短距離のノズル部内で粉体と水を混合するため、依然としてその混合状態は不十分である。
【０００４】
半乾式吹付け法は、予めミキサで必要施工水分量の一部を不定形耐火物の粉体と混練し、得られた混練物を乾式吹付け機により吹付けノズルまで空気圧送し、ノズルで残りの水又は硬化剤を含んだ溶液あるいは懸濁液を添加して吹付ける施工法である。 この施工法の開示例としては、特開昭61-111973 号、及び特公平2-27308 号、同6-17273 号、同5-63437 号、同5-21866 号等がある。 これらの施工法では、発塵防止、リバンドロスの減少という点ではある程度の改善が見られるものの、基本的にはノズル部で瞬間的に水又は水溶液と材料を混合しなければならないため、その混合度は良好でなく、水量も変動しやすい。 その結果、吹付け材の付着性、施工体の均質性及び充填性が悪い。
【０００５】
湿式吹付け法は、必要施工水分量の全部を事前に不定形耐火物の粉体と混練したものを吹付ける施工法である。この場合ノズルで硬化調整剤や硬化剤を溶かした水溶液を少量添加する場合もある。さらに湿式吹付け法は、材料の圧送手段に応じて、空気圧送法とポンプ圧送法とに区分される。
【０００６】
湿式吹付け法の中でも特に、緻密質流し込み不定形耐火組成物を水又はその他の混練液で混練して流し込み軟度の作業性に調整したものを圧送ポンプで吹付けノズルに圧送し、前記吹付けノズルで圧搾空気とともに保形性付与剤又は凝集剤を水溶液の状態で添加して湿式吹付け施工する方法は、従来の乾式、半乾式又は湿式吹付け施工法と比べて、施工性及び施工体の品質において格段に優れている。本出願人はこのような湿式吹付け施工法の幾つかを先に提案した（特開平9-315872号、同10-95678号、及び同10-118762 号）。
【０００７】
施工性に関しては、上記湿式吹付け施工方法は、リバンドロスや発塵が少なく、ノズルマンの技量に依存する水量調節も必要でないため施工が安定しているという利点を有する。また施工体の品質に関しては、施工体の組織が均一かつ緻密であるため、従来吹付け法に比較して耐食性及び強度が格段に優れ、流し込み施工体に比肩できる程である。しかしながら、湿式吹付け法及び半乾式吹付け法は、ミキサで混練した材料を吹付け機又は圧送ポンプを用いてノズルまで圧送するため、施工後にミキサの清掃、ポンプ、ホース等に残留した材料の清掃及び除去等の煩雑な作業が必要であるという短所がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、不定形耐火組成物粉体と施工水分との混合を良好にすることにより、従来の乾式吹付け法及び半乾式吹付け法の問題点（リバンドロスによる環境の悪化、水分増加による施工体品質の劣化等）や、半乾式及び湿式吹付けの問題点（吹付け工程の煩雑さ、掃除の面倒さ）を解消し、さらに簡単な装置により低水量の施工水分で高密度、高強度及び高耐食性を有する緻密質不定形耐火物が得られる乾式吹付け施工法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記課題を解決するために鋭意研究の結果、本発明者は、(イ) 不定形耐火組成物の粉体をノズル部まで空気圧送する際に、ノズル部手前で不定形耐火組成物粉体に施工水分を添加した後、混練用配管内を流通させることにより、その強力な攪拌作用により不定形耐火組成物粉体と施工水分との混練が短時間で達成できること、及び(ロ) 不定形耐火組成物の混練物に、ノズル部で凝集剤水溶液又は保形性付与剤水溶液を添加した後、混合用配管内を流通させることにより、その強力な攪拌作用により不定形耐火混練物と凝集剤水溶液又は保形性付与剤水溶液とを短時間で均一に混合できることを発見した。本発明はかかる発見に基づき完成したものである。
【００１０】
すなわち、本発明の不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法は、耐火性骨材及び耐火性超微粉、又は耐火性骨材、耐火性超微粉及びセメントを含む主成分と、さらに外掛けで分散剤とを含む不定形耐火組成物を吹付け、緻密な耐火物を得るもので、吹付け機に接続された圧送ホース又は圧送配管の下流部に手前から順に注水口、混練用配管及びノズル部を設け、前記ノズル部を水溶液注入口、混合用配管及び吹付けノズルにより構成し、空気圧送された不定形耐火組成物粉体に、前記注水口を通じて施工水分を添加したものを、前記混練用配管を通して流し込み軟度の作業性に混練し、得られた混練物に前記水溶液注入口から凝集剤又は保形性付与剤の水溶液を添加したものを前記混合用配管及び前記吹付けノズルを通じて吹付けることを特徴とする。
【００１１】
本発明の好ましい実施態様による不定形耐火組成物の乾式吹付け施工方法は、耐火性骨材及び耐火性超微粉、又は耐火性骨材、耐火性超微粉及びセメントを含む主成分と、さらに外掛けで分散剤とを含む不定形耐火組成物を乾式で吹付け、緻密な耐火物を得るもので、吹付け機に接続された圧送ホース又は圧送配管の下流部に手前から順に注水口、スタティックミキサ又は捩じり管からなる混練用配管及びノズル部を設け、前記ノズル部を水溶液注入口、スタティックミキサ又は捩じり管からなる混合用配管及び吹付けノズルにより構成し、空気圧送された不定形耐火組成物粉体に、前記注水口を通じて施工水分を添加したものを、前記混練用配管を通して流し込み軟度の作業性に混練し、得られた混練物に前記水溶液注入口から凝集剤又は保形性付与剤の水溶液を添加したものを前記混合用配管及び前記吹付けノズルを通じて吹付けることを特徴とする。
前記施工水分の量は、前記不定形耐火組成物100 重量％に対して外掛けで4.5 〜9.0 重量％であるのが好ましい。また前記凝集剤水溶液の場合、その添加量は前記不定形耐火組成物の主成分100 重量％に対して外掛けで0.1〜1.5重量％であるのが好ましく、前記保形性付与剤水溶液の場合、その添加量は前記不定形耐火組成物の主成分100 重量％に対して外掛けで0.1〜１重量％であるのが好ましい。スタティックミキサは、内径が20〜150 mm及び軸方向長さが20 mm以上のミキシングエレメントを有し、軸方向長さ／内径の比が１〜4 の範囲内であるのが好ましい。また捩じり管は、内径が20〜150 mm 及び捩じりピッチが50 mm以上であり、かつ捩じりピッチ／内径の比が１〜15の範囲内であるのが好ましい。
【００１２】
本発明に用いるのに適する第一の不定形耐火組成物粉体の主成分は、粒径10mm以下に調整された耐火性骨材70〜98重量％、及び粒径10μm 以下の耐火性超微粉2 〜30重量％の合計100 重量％からなり、さらに分散剤を上記主成分に対して外掛けで0.01〜1.0 重量％添加する。
【００１３】
また本発明に用いるのに適する第二の不定形耐火組成物粉体の主成分は、粒径10mm以下に調整された耐火性骨材62〜97.5重量％、粒径10μm 以下の耐火性超微粉2 〜30重量％、及びセメント0.5 〜8.0 重量％の合計100 重量％からなり、さらに分散剤を上記主成分に対して外掛けで0.01〜1.0 重量％添加する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下に本発明を詳細に説明する。
[1] 施工方法
【００１５】
図１は本発明の乾式吹付け施工方法を概略的に示す施工要領図であり、この図を参照して本発明の乾式吹付け施工方法の実施の形態について説明する。
【００１６】
前述したように本発明の乾式吹付け施工方法の特徴の一つは、不定形耐火組成物の粉体を吹付け機１により圧送ホース又は圧送配管２中をノズル部７まで空気圧送する途中、ノズル部７の手前で注水口４から施工水分を添加し、不定形耐火組成物粉体及び施工水分が混練用配管３内を流通している間にそれらを混練し、ノズル部７に到達するまでの間に良好な作業性の不定形耐火組成物の混練物を得ることである。
【００１７】
本発明の乾式吹付け施工方法のもう一つの特徴は、上記混練物にノズル部７内に設けた水溶液注入口８より凝集剤水溶液又は保形性付与剤水溶液を添加し、混合用配管９内を流通している間に不定形耐火混練物と凝集剤水溶液又は保形性付与剤水溶液を均一に混合し、吹付けノズル10より被施工体面14に吹付けることである。
【００１８】
(1-A) 不定形耐火組成物粉体と施工水分との混練
(1-A-a) 施工水分
施工水分は水道水、工業用水及び戻水等、硬化性状に悪影響を及ぼすような有害な物質が混入していない水であれば、いずれも使用できる。施工水分を添加する時の圧力は通常の水道水圧程度であれば十分であるが、不定形耐火組成物粉体を圧送する空気圧より低い場合は逆流の危険性があるため、５kgf/cm2 以上が好ましい。また施工水分は、プランジャーポンプやモーノポンプ等の定量ポンプ６で供給するのが好ましい。
【００１９】
また施工水分の水量は、緻密質不定形耐火物を得るために非常に重要な因子であり、施工体の水分量を少なくして均一に混合するほど緻密性が向上する。不定形耐火組成物粉体は吹付けにより施工するため、吹付けに必要な流動性が確保されていることも必要である。流し込み軟度の水分量を添加し、ミキサで十分に混練する湿式吹付け法は、この観点からみれば優れた方法であるが、前記のように掃除の煩雑さという欠点を持つ。本発明は湿式吹付け法程度の水分で施工可能であり、しかも湿式吹付け法の欠点を排除している。
【００２０】
施工水分の水量は、使用する不定形耐火組成物の粒度構成及び耐火性骨材の気孔率等により大きな影響を受けるが、適正水量は、ミキサで混練した場合に流し込み軟度の作業性が得られる程度の量である。具体的には、不定形耐火組成物100 重量％に対して外掛けで4.5 〜9.0 重量％が適当である。施工水分量が4.5 重量％未満では施工材の湿潤性が不十分で施工ムラを生じ、また9.0 重量％を超えると流落等が発生し、また施工体の強度も低下する。好ましくは5.0 〜8.5 重量％である。
【００２１】
(1-A-b) 混練用配管
本発明で使用する混練用配管３としては、低水量の施工水分と不定形耐火組成物粉体とを流通させるだけで、良好な作業性を得られるものであればいずれのものでも良いが、特にスタティックミキサ又は捩じり管が好ましい。
【００２２】
▲１▼スタティックミキサ
スタティックミキサは、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）。ミキシングエレメント15，15' は、図２(a) ，(b) にそれぞれ示すように90°又は180 °捩じった形状のプレートを、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、使用する不定形耐火組成物粉体の種類、設置できる混練用配管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。
【００２３】
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。
【００２４】
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、通常の乾式吹付け機用コンプレッサーでは、容量が足りずに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' の軸方向長さは20mm以上が好ましい。
【００２５】
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混練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。
【００２６】
連結するミキシングエレメント15，15' の数は、使用する不定形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、混練用配管３の効率を上げるためには、４つ以上、すなわち混練用配管長として80mm以上である必要がある。
【００２７】
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。
【００２８】
▲２▼捩じり管
本発明の乾式吹付け施工方法では、上記スタティックミキサと同じ作用をする混練用配管３として、図３に示すような捩じり管の使用も可能である。図３(a) ，(b) に示すように、捩じり管20は、配管を一定方向に所定の間隔に捩じった構造を有しており、管内内壁は、偏心した楕円が連続した構造を有する。そのため２種以上の流体が流通すると、管内内壁の構造により繰り返しせん断力を受け、次第に均一に混合される。
【００２９】
捩じり管20の内径18は、上記▲１▼のスタティックミキサの欄に記載したのと同じ理由により、20〜150mm であるのが好ましく、25〜100mm がより好ましい。また図示するように180 °捩じった長さ（以下「捩じりピッチ19」と称す。）は50mm以上が好ましい。捩じりピッチ19が50mm未満では、捩じり管20の製造が困難となるために好ましくない。
【００３０】
捩じり管20の捩じりピッチ19／内径18の比は、短時間で効率の良い混練を行うために特に重要であり、本発明では１〜15の範囲にあるのが好ましい。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、捩じり管20内を閉塞する恐れがあるため好ましくない。また15を超えると、混練効率が低下し、必要以上に捩じり管20の長さが長くなるため好ましくない。さらに好ましい範囲は２〜10である。
【００３１】
捩じり管20の捩じり数は、使用する不定形耐火組成物粉体の種類、各捩じりピッチ19等に応じて、適宜選択することが可能であるが、混練用配管３としての効果を得るためには６つ以上、すなわち混練用配管長として300mm 以上である必要がある。
【００３２】
捩じり管の材質としては、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が適宜選択可能であるが、なかでもプラスチック又はゴム等の弾力性のある材料が好ましい。その場合、流体の圧力により捩じり管20が膨張するため、図３(b) に示すように捩じり管20の周りを外管30で被覆した2 重管構造とするのが好ましい。
【００３３】
上記スタティックミキサ又は捩じり管を有する混練用配管３の設置場所は、ノズル部７と注水口４との間であればいずれの場所も可能であるが、施工水分と不定形耐火組成物粉体をいち早く混練して良好な作業性を得るために、図１に示すように注水口４に隣接した場所が好ましい。施工現場での吹付け作業を容易にするために、混練用配管３とノズル部７との間は、例えばゴム製配管等のフレキシブルな配管で接続した方がより好ましい。また混練用配管３の内径は、必ずしも粉体輸送用圧送ホース又は圧送用配管と同一の径にする必要はなく、それより大きくしてもよい。
【００３４】
(1-B) 不定形耐火混練物と凝集剤水溶液又は保形性付与剤水溶液との混合
(1-B-a) 凝集剤水溶液及び保形性付与剤水溶液
▲１▼凝集剤水溶液
凝集剤水溶液としては、 H+ 、OH- イオン、あるいはMg2+、Ba2+、Ca2+、Al3+、SO42- 、CO32- 、Cr2O72- といった2 価又は3 価の陽イオン又は陰イオン（耐火性超微粉の表面電荷と反対のもの）を溶出する電解質の水溶液を使用する。このような電解質として例えば、塩化マグネシウム、塩化カルシウム、ポリ塩化カルシウム、塩化バリウム、塩化アルミニウム、ポリ塩化アルミニウム、硫酸マグネシウム、硫酸アルミニウム、硝酸アルミニウム、硫酸ナトリウム、重クロム酸カリウム、水酸化カルシウム、硫酸、水酸化ナトリウム等が挙げられる。
【００３５】
凝集剤水溶液の添加量は水溶液の濃度にもよるが、不定形耐火組成物粉体（耐火性骨材＋耐火性超微粉又は耐火性骨材＋耐火性超微粉＋セメント）100 重量％に対して、外掛けで0.1 〜1.5 重量％が適当である。凝集剤水溶液の添加量が0.1 重量％未満では凝集効果が小さく、1.5 重量％超では施工体の緻密性が低下する。好ましい凝集剤の添加量は0.2 〜1.3 重量％である。
【００３６】
凝集剤水溶液は、定量ポンプ12を用いてノズル部７内の水溶液注入口８を通して供給する。定量ポンプ12としては、供給量の変動が小さいという点からモーノポンプを使用するのが好ましい。
【００３７】
▲２▼保形性付与剤水溶液
本発明では上記凝集剤水溶液の代わりに珪酸アルカリ、アルミン酸アルカリ等の水溶液を保形性付与剤水溶液として用いても良い。保形性付与剤水溶液は吹付け施工した瞬間に水を含有した不定形耐火組成物の流動性を消失させ、保形性を持たせる作用を有する。
【００３８】
珪酸アルカリとしては、SiO2／R2O （ただしR2O はアルカリ金属酸化物）のモル比が2.0 〜3.3 であるのが好ましい。アルミン酸アルカリはR2O ／Al2O3 （ただしR2O はアルカリ金属酸化物）のモル比が１〜3 であるのが好ましい。
【００３９】
保形性付与剤水溶液の添加量はいずれの場合も、不定形耐火組成物粉体（耐火性骨材＋耐火性超微粉、又は耐火性骨材＋耐火性超微粉＋セメント）100 重量％に対して、外掛けで0.1 〜1 重量％が適当である。0.1 重量％未満では保形性付与の効果が小さく、また1.0 重量％超ではアルカリ成分が多くなって耐食性が低下する。好ましい保形性付与剤水溶液の添加量は0.2 〜0.8 重量％である。
【００４０】
保形性付与剤水溶液の添加は、定量ポンプ12を用いてノズル部７内の水溶液注入口８を通して供給するのが好ましい。定量ポンプ12としては、供給量の変動が小さいという点からモーノポンプを使用するのが好ましい。
【００４１】
(1-B-b) 混合用配管９
本発明で使用する混合用配管９としては、不定形耐火混練物とノズル部７内の水溶液注入口８より添加した凝集剤水溶液又は保形性付与剤水溶液とを、吹付けノズル10から噴出するまでの短い時間の間に均一に混合できるものであればいずれのものも使用可能であるが、特に(1-A-b）の欄で記載したスタティックミキサ又は捩じり管を使用するのが好ましい。混合用配管９としてのスタティックミキサのミキシングエレメントの連結数及び捩じり管の捩じり数は、所望の混合度合いだけでなく、凝集剤又は保形性付与剤の凝結速度によっても左右される。すなわち、凝結速度が速い場合は、吹付け材の凝結による混合配管の閉塞を防止するため、ミキシングエレメントの連結数及び捩じり管の捩じり数は少なくならざるを得ない場合がある。混合度合の観点から、望ましいミキシングエレメントの連結数及び捩じり管の捩じり数はそれぞれ２つ以上である。
【００４２】
[2] 不定形耐火組成物
本発明にはセメントを含まない不定形耐火組成物及びセメントを含む不定形耐火組成物のいずれも使用可能である。
【００４３】
(2-A) セメントを含まない不定形耐火組成物
本発明に使用するセメントを含まない不定形耐火組成物粉体の主成分は、(a）耐火性骨材及び(b）耐火性超微粉の合計100 重量％からなり、さらに前記不定形耐火組成物に対して(c）分散剤を外掛けで添加する。
【００４４】
(2-A-a) 耐火性骨材
耐火性骨材は、電融アルミナ、焼結アルミナ、ボーキサイト、カイヤナイト、アンダリュサイト、ムライト、シャモット、ロー石、珪石、アルミナ−マグネシアスピネル、マグネシア、ジルコン、ジルコニア、炭化珪素、黒鉛、ピッチ等からなる群から選ばれた少なくとも１種であり、必要に応じて２種以上を併用することができる。その耐火性骨材の粒径は10mm以下である。10mm超になると施工時のリバンドロスが多くなる。耐火性骨材の配合量は、耐火性骨材と耐火性超微粉から構成される不定形耐火組成物100 重量％あたり70〜98重量％であるのが好ましく、75〜95重量％であるのがより好ましい。
【００４５】
(2-A-b）耐火性超微粉
耐火性超微粉としてはアルミナ、非晶質シリカ、シリカ、チタニア、ムライト、ジルコニア、クロミア、炭化珪素、カーボン、粘土等の超微粉からなる群から選ばれた少なくとも１種を使用し、必要に応じて２種以上を併用することができる。その耐火性超微粉の粒径は10μm 以下、好ましくは1 μm 以下である。粒径が10μm を超えると分散剤との併用による減水効果が小さい。耐火性超微粉の粒径が１μm 以下の場合、その効果は特に顕著である。
【００４６】
耐火性超微粉の配合量は、不定形耐火組成物100 重量％に対して２〜30重量％であるのが好ましい。2 重量％未満では減水効果が小さく、また30重量％を超えると施工水量が増加するとともに耐火物施工後に加熱焼成されたときの収縮が大きくなる。より好ましい耐火性超微粉の配合量は５〜25重量％である。
【００４７】
(2-A-c）分散剤
分散剤としてはヘキサメタリン酸ソーダ等の縮合燐酸のアルカリ金属塩及び珪酸のアルカリ金属塩、あるいはカルボン酸、フミン酸、アルキルスルホン酸、芳香族スルホン酸等の有機酸及びそのアルカリ金属塩のうち、１種以上を用いる。分散剤の添加量は不定形耐火組成物100 重量％に対し、外掛けで0.01〜1.0 重量％であるのが好ましい。分散剤の添加量が0.01重量％未満では耐火性超微粉に対する十分な分散効果が得られず、また1.0 重量％を超えると最適な分散状態が得られない。より好ましい分散剤の添加量は0.03〜0.8 重量％である。
【００４８】
(2-B）セメントを含有する不定形耐火組成物
本発明のセメントを含まない不定形耐火組成物粉体の主成分は、(a）耐火性骨材、(b）耐火性超微粉及び(c) セメントの合計100 重量％からなり、さらに前記不定形耐火組成物に対して(d）分散剤を外掛けで添加する。
【００４９】
(2-B-a）耐火性骨材
本発明に使用する耐火性骨材は、上記(2-A-a）の欄に記載したものと種類及び粒径が同じである。耐火性骨材の配合量は、耐火性骨材、耐火性超微粉及びセメントから構成される不定形耐火組成物100 重量％あたり62〜97.5重量％であるのが好ましい。より好ましい耐火性骨材の配合量は、前記と同一の理由により67〜94.5重量％である。
【００５０】
(2-B-b）耐火性超微粉
耐火性超微粉の種類及び粒径は前記(2-A-b）と同一である。耐火性超微粉の配合量は不定形耐火組成物100 重量％あたり2 〜30重量％であるのが好ましい。より好ましい耐火性超微粉の配合量は、前記と同一の理由により5 〜25重量％である。
【００５１】
(2-B-c）セメント
セメントの配合は施工体の強度向上のために行う。セメントはどのような種類のものでも強度向上のために有益であれば使用可能であるが、耐火性の面からアルミナセメントを使用することが望ましい。アルミナセメントはJIS １種、２種及び３種クラスが適している。セメントの配合量は、不定形耐火組成物100 重量％あたり0.5 〜8.0 重量％であるのが好ましい。0.5 重量％未満ではセメント添加による強度向上効果が十分でなく、8.0 重量％を超えると施工体の耐食性の低下が大きい。より好ましくは1.0 〜6.0 重量％である。
【００５２】
(2-B-d）分散剤
分散剤の種類は前記(2-A-c）と同一である。分散剤の添加量は、不定形耐火組成物100 重量％あたり外掛けで0.01〜1.0 重量％であるのが好ましい。より好ましい分散剤の添加量は前記と同一の理由により0.03〜0.8 重量％である。
【００５３】
[3] その他の成分
不定形耐火組成物に外掛けとして配合できるその他の成分として、強度向上のための無機あるいは金属等の繊維、乾燥時の爆裂防止剤としての金属アルミニウム粉末、オキシカルボン酸塩及び有機繊維等がある。さらに金属シリコン、フェロシリコン等の粉末状焼結助剤、炭化ホウ素等の酸化防止剤も使用できる。
【００５４】
【実施例】
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。
【００５５】
本発明の乾式吹付け施工方法を下記の施工設備を用いて実施し、従来の乾式、半乾式及び湿式吹付け施工方法と比較した。使用した不定形耐火組成物の配合を表１に、使用した混練用配管及び混合用配管や、凝集剤及び保形性付与剤水溶液の種類及び量や、施工後の施工体の特性等を表２及び表３に示す。なお各施工体の特性は下記の要領で測定した。
【００５６】
(1）本発明の乾式吹付け施工方法に使用する設備の概要
吹付け機：（株）佐山製作所のモルタルマスター吹付け機 100M 型。吹付け量：10〜30kg／分。
施工水分添加用定量ポンプ：  流量が0.5 〜2.5 リットル／分の高圧タイプのプランジャーポンプ。
凝集剤水溶液及び保形性付与剤水溶液添加用定量ポンプ：  流量が0.05〜0.48リットル／分のモーノポンプ。
【００５７】
(2) 施工後の施工体の特性
嵩比重：  得られた施工体から試験片を切り出し、所定の温度で焼成した後で測定した。
曲げ強度：  得られた施工体から試験片を切り出し、還元性雰囲気中で1450℃×３時間焼成後、JIS-R2553 に基づいて測定した。
リバンドロス：  吹付け施工時に、材料と被施工体面の付着状況を目視にて観察した。
【００５８】
【表１】
0003765522.tif 000002
【００５９】
注：(1）粒径5mm 超10mm以下、単位：重量％。
(2）粒径1mm 超5mm 以下、単位：重量％。
(3）粒径1mm 以下、単位：重量％。
(4）粒径150 μm 以下、単位：重量％。
(5）粒径1mm 以下、単位：重量％。
(6）粒径10μm 以下、単位：重量％。
(7）粒径１μm 以下、単位：重量％。
(8）粒径１μm 以下、単位：重量％。
(9）粒径10μm 以下、単位：重量％。
(10)JIS １種、単位：重量％。
(11)粒径0.5mm 以下、単位：重量％( 外掛け) 。
(12)粒径0.5mm 以下、単位：重量％( 外掛け) 。
(13)単位：重量％（外掛け）。
【００６０】
【表２】
0003765522.tif 000003
【００６１】
注：(1) 表１の不定形耐火組成物の配合。
(2) 施工方法の各表示の内容は以下の通りである。
本発明      ：  本発明の乾式吹付け施工方法。
乾式吹付け法：  不定形耐火組成物粉体をノズル部まで空気圧送し、ノズル部で全施工水分を添加して吹付ける。
半乾式吹付け法：混練機で全施工水分の約25重量％を添加混練した混練物を空気圧送し、ノズル部で保形性付与剤又は凝集剤とともに残りの施工水分を添加して吹付ける。
湿式吹付け法：  混練機で施工水分を添加して混練したものをポンプで圧送し、ノズル部で圧搾空気とともに保形性付与剤又は凝集剤を添加して吹付ける。
(3) 単位：重量％（外掛け）。
(4) 混練用配管として下記のものを用いた。
スタティックミキサ：  ミキシングエレメントの連結数は９つであり、各ミキシングエレメントは、時計周りと反時計周りに18                        0 °捩じり、それぞれ交互に各端縁で直交するように結合したものを使用した。また各ミキシングエレメントは、内径が35mm、軸方向の長さが70mm（軸方向長さ／内径の比は2.0 ）であり、材質はステンレス製のものを使用した。
捩じり管：      内径が35mm、捩じりピッチが150mm であり、時計周りに12回捩じったものを使用した。また材質はゴム製で補強のため、２重管構造とした。
(5)   混合用配管として下記のものを用いた。
スタティックミキサ：  ミキシングエレメントの連結数は２つであり、各ミキシングエレメントは、時計周りと反時計周りに18                        0 °捩じり、それぞれ交互に各端縁で直交するように結合したものを使用した。また各ミキシングエレメントは、内径が35mm、軸方向の長さが70mm（軸方向長さ／内径の比は2.0 ）であり、材質はステンレス製のものを使用した。
捩じり管：        内径は35mm、各捩じりピッチは150mm であり、時計周りに３回捩じったものを使用した。また材質はゴム製で補強のため、２重管構造とした。
(6)   単位：重量％( 外掛け）。
(7)   濃度15重量％。
(8)   単位：重量％( 外掛け）。
(9)   濃度33重量％、SiO2／Na2O3 のモル比＝2.17。
(10)  濃度38重量％、Na2O／Al2O3 のモル比＝1.7 。
(11)  単位：重量％（外掛け）。
(12)  単位：Mpa 。
(13)  以下の基準で評価した。
○  ：リバンドロスが少なく、良好。
△  ：リバンドロスが若干多く、やや不良。
▲  ：リバンドロスが多く、不良。
【００６２】
【表３】
0003765522.tif 000004
【００６３】
注：(1) 〜(13)  表２と同じ。
【００６４】
実施例１〜６は本発明の実施結果であり、不定形耐火組成物粉体輸送用配管の途中に混練用配管、さらにノズル部に混合用配管を設置するだけで、施工に必要な水分量が比較例１の湿式吹付け法と同程度であり、施工後の施工体の強度及びリバンドロスも湿式吹付け施工法と同程度に良好であった。
【００６５】
これに対し、比較例２及び４は従来の乾式吹付け法による実験例であるが、粉体と水分との混合状態が悪いため必要水分量が非常に多くなり、施工体の強度が不十分であった。また施工時のリバンドロスも多く不良であった。比較例３は、半乾式吹付け法による実験例であるが、必要水分量がやや多く施工体の強度も十分でない。
【００６６】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明の乾式吹付け施工方法は、従来の粒度及び組成を有するセメントを含まない不定形耐火組成物又はセメントを含有する不定形耐火組成物に分散剤を添加した粉体を乾式吹付け機により空気圧送し、ノズル部の手前で注水口から流し込み施工と同程度の量の施工水分を添加し、混練用配管を流通させるとともに、さらにノズル部で凝集剤水溶液又は保形性付与剤水溶液を添加し、混合用配管を流通させながら吹付けノズルより吹付け施工するものである。
【００６７】
本発明の乾式吹付け施工方法により、リバンドロスによる環境悪化や水分増加による施工体の品質劣化等の従来の乾式吹付け法や半乾式吹付け法が有する問題点や、吹付け工程が複雑になるとか、掃除が面倒であるとかの湿式吹付け法及び半乾式吹付け法が有する問題点が解決され、簡単な工程で、優れた性状の緻密質不定形耐火物が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の乾式吹付け施工方法の一例を示す施工要領略図である。
【図２】スタティックミキサの具体例を示す部分概略図であり、(a) はプレートの捩じり角が90°のものを示し、(b) はプレートの捩じり角が180 °のものを示す。
【図３】捩じり管を示す斜視図であり、(a) は捩じり管の一例を示し、(b) は捩じり管の周囲に設ける外管の一例を示す。
【符号の説明】
1 ・・・乾式吹付け機
2 ・・・圧送ホース又は圧送配管
3 ・・・混練用配管
4 ・・・注水口
5 ・・・施工水分輸送管
6 ・・・施工水分添加用定量ポンプ
7 ・・・ノズル部
8 ・・・水溶液注入口
9 ・・・混合用配管
10・・・吹付けノズル
11・・・凝集剤又は保形性付与剤輸送管
12・・・凝集剤又は保形性付与剤添加用定量ポンプ
13・・・吹付け材料
14・・・被施工体面
15、15' ・・・ミキシングエレメント
16、16' ・・・ミキシングエレメントの内径
17、17' ・・・ミキシングエレメントの軸方向長さ
18・・・捩じり管の内径
19・・・捩じりピッチ
20・・・捩じり管
30・・・外管
【図１】
0003765522.tif 000005
【図２】
0003765522.tif 000006
【図３】
0003765522.tif 000007