(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックファイバーおよびアルミナファイバーの１種または２種からなるブランケットを積層した無機繊維ブロックにおいて、無機繊維ブロックの少なくとも一面に、アルミナゾル、またはアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが含浸され、アルミナゾルの濃度、またはアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルの濃度が、固形分で０．５％を超え５％未満で、ゾルの含浸深さが表面から１〜３０ｍｍであることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項２】
セラミックファイバーおよびアルミナファイバーの１種または２種からなるブランケットを積層した無機繊維ブロックにおいて、無機繊維ブロックの少なくとも一面にアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが含浸され、混合ゾルの濃度が固形分で０．５％を超え５％未満、混合ゾルの含浸深さが表面から１〜３０ｍｍで、混合ゾルにおけるアルミナゾルとシリカゾルの混合比率がアルミナとシリカの重量比率でアルミナが７０％以上であることを特徴とする無機繊維ブロック。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の無機繊維ブロックを炉ケーシングに内張りしたことを特徴とする炉。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は無機繊維からなるブランケットを積層した無機繊維ブロック及びこの無機繊維ブロックを用いた炉に関する。
【０００２】
【従来の技術】
無機繊維製品は軽量で断熱性に優れていることから、焼却炉や工業炉等の各種炉の内張用耐火断熱材として広く利用されている。この無機繊維製品の一つとして無機繊維ブロックがある。
【０００３】
炉の内張材として使用される無機繊維ブロックは、そのほとんどが次の２通りのやり方で製造されている。１つは、ブランケットを同じ大きさに切断して小片とし、これらの小片を積層して積層体とするやり方である。もう１つは、細長いブランケットを葛折りにして積層体とするやり方である。いずれの積層体もその後、圧縮しつつバンド締めや縫製によって所定の形状に固定される。こうして作られた無機繊維ブロックは、ブランケットの切断面あるいは折り曲げられた部分の端面が炉内面となるように炉の側壁や天井部分に取り付けて使用される。
【０００４】
ブランケットの材料としては、セラミックファイバーが多く使用される。特殊な用途の場合、アルミナファイバーが使用されることもある。
【０００５】
セラミックファイバー或いはアルミナファイバーからなる無機繊維ブロックは、軽量であり、耐熱性及び断熱性がある。このような特性があるため、無機繊維ブロックは、１０００℃から１３００℃程度の比較的高温度の炉に使用されている。
【０００６】
無機繊維ブロックは、体積の８０％から９０％近くが空隙で占められている。さらに、繊維は、その径が２〜３μｍと細く、表面積が非常に大きい。
【０００７】
一方、例えば、ごみ焼却炉、火葬炉、瓦や陶磁器の焼成炉、鉄鋼の熱処理炉においては、処理物の種類によっては、炉内にアルカリやスケール等が発生することがある。すると、これらの炉の雰囲気では、侵食性が強く、セラミックファイバーは容易に反応を起こす。アルミナファイバーも反応を起こす。
【０００８】
このような理由により、無機繊維ブロックが侵食性の強い雰囲気の炉に使用されると、無機繊維ブロックを構成している繊維が反応して炉壁構造が、侵食される。その結果、炉を長時間安全に使用することが困難になる。
【０００９】
そこで、この侵食を防止或いは遅延させるために、炉壁構造や無機繊維ブロックに種々の改良が試みられている。
【００１０】
例えば、特開平７−１３８０７８号では、多数の無機繊維ブロックの間に無機繊維製の挿入体を挿入することが提案されている。
【００１１】
また、実開昭６１−１２５１３７号には、無機繊維ブロックの表面にコロイダルシリカを含浸して、表面を硬化する事が提案されている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、これらの提案は、侵食性の強いアルカリやスケール等が発生する炉に長時間使用する場合には、なお不十分なものであった。
【００１３】
特開平７−１３８０７８号では、挿入体の挿入により、繊維の密度が高くなって侵食を遅延させるものの、侵食そのものを防止することはできない。
【００１４】
また、実開昭６１−１２５１３７号の考案では、耐摩耗性を改善するものであり、コロイダルシリカは耐食性に乏しく、侵食を防止するには不十分であった。
【００１５】
このような従来技術に鑑み、本発明は、耐食性に優れた無機繊維ブロックおよびそれを用いた炉を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
この目的を達成するために、本発明は、請求項１及び２に記載の無機繊維ブロック、並びにこの無機繊維ブロックを炉ケーシングに内張りした炉を要旨としている。
【００１７】
【発明の実施の形態】
本発明の無機繊維ブロックの一例は、セラミックファイバーおよびアルミナファイバーの１種または２種からなるブランケットを積層した無機繊維ブロックを改良したものであって、無機繊維ブロックの少なくとも一面（とくに炉内に露出する面）にアルミナゾル、またはアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが含浸されている無機繊維ブロックである。
【００１８】
また、本発明の他の例は、そのような無機繊維ブロックをさらに改良して、無機繊維ブロックの少なくとも一面にアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルが含浸されていて、混合ゾルにおけるアルミナゾルとシリカゾルの混合比率がアルミナとシリカの重量比率でアルミナが７０％以上である無機繊維ブロックである。
【００１９】
本発明において、セラミックファイバーとしては、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 を主成分とする非晶質の繊維、Ａｌ2 Ｏ3 とＳｉＯ2 とＺｒＯ2 を主成分とする非晶質の繊維、および、これらの非晶質繊維を熱処理して繊維の一部にムライト結晶を析出させた繊維などが好適に使用できる。
【００２０】
本発明において、アルミナファイバーとは、Ａｌ2 Ｏ3 が７０重量％以上で、他にＳｉＯ2 を含有し、主にコランダムやムライトの結晶からなる多結晶繊維である。このようなアルミナファイバーは、単繊維を二次元あるいは三次元に絡み合わせてシート状の繊維集合体であるウェブとし、このウェブにニードリングや無機長繊維製の糸による縫製を行ってブランケットとすると、無機繊維ブロックを作製する際に作業性がよく好都合である。
【００２１】
セラミックファイバーにアルミナファイバーを３０重量％以下含有させたブランケットを使用すると、安価で、耐熱性に優れた無機繊維ブロックが得られて好ましい。
【００２２】
アルミナゾルの乾燥物は非晶質であるが、アルミナゾルは、１１００℃以上に加熱すると、コランダムの結晶となる。この結晶のものは非晶質のものに比べて耐食性が大きく、より好ましい。
【００２３】
アルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルは、アルミナとシリカの重量比で７０〜７４：３０〜２６になるように混合するのが好ましい。なぜなら、この混合比のとき、ムライト結晶が生成しやすいからである。アルミナとシリカを固形物の重量比で７０〜７４：３０〜２６とすると、加熱により１２００℃近くでムライト結晶が生成しやすくなる。このムライト結晶のものは非晶質のものに比べて耐食性が大きく、その点でより好ましい。また、固形物の重量割合でアルミナを７４％以上にしたアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルは、加熱によりムライトおよびコランダムの結晶を生成して、非晶質のものに比べて耐食性が大きく、より好ましい。
【００２４】
従って、アルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルは、固形物の割合でアルミナを７０％以上にすることが好ましい。
【００２５】
ゾルの濃度は、固形分で０．５〜５％が好適である。ゾルの濃度は、５％を超えると、乾燥収縮が大きく、乾燥後、無機繊維ブロックの積層部分に隙間が生じるとともに無機繊維ブロックに反りが生じる。０．５％未満であれば、含浸した効果が得られない。
【００２６】
これらのゾルは、無機繊維ブロックの少なくとも炉内に露出する面に含浸する。それに加えて、内張材は目地部分から侵食されやすいので、無機繊維ブロックの接合面になる側面にも前述のゾルを含浸すると、一層耐食性が向上する。
【００２７】
無機繊維ブロックにゾルを含浸する方法としては、例えば、一定量のゾルを入れた容器に無機繊維ブロックの一部を浸す方法、あるいはスプレーにより塗布する方法が採用できる。
【００２８】
また、乾燥後に再び含浸を行ってもよい。さらに、ゾルに界面活性剤を添加しておくと、ゾルの浸透性が向上して、より好ましい。
【００２９】
ゾルの含浸深さは、表面から１〜３０ｍｍの深さが好適である。１ｍｍ未満では、含浸による耐食性の効果が少ない。また、３０ｍｍを越えても、耐食性に大きな変化がないものの、ゾル溶液の含浸する量が大きくなり、無機繊維ブロックが重くなるとともに、乾燥に時間が掛かり過ぎて、作業が繁雑になるので、好ましくない。
【００３０】
これらのゾルは、繊維の表面を覆うように定着し、繊維の耐食性を向上させる。ゾルが１１００℃以上に加熱されると、コランダムあるいはムライトの結晶となって、一層耐食性が向上する。
【００３１】
【実施例】
図１に示すように、厚さ２５ｍｍ又は３３ｍｍのブランケットを１００ｍｍ×３００ｍｍの大きさに切断して多数の小片１０とした。これらの小片１０を数多く積層して圧縮し、木綿糸１１で縫製して、大きさが１００×３００×３００ｍｍのブロック１２を作った。これらのブロック１２の一面、とくに炉内に露出する面１３にアルミナゾル、又はアルミナゾルとシリカゾルの混合ゾルを浸漬法により含浸して含浸層１４を形成して、乾燥した。含浸層１４の深さＤは、約１０ｍｍであった。アルミナゾルは日産化学工業社製のＡＳ−２００を使用し、シリカゾルは日産化学工業社製のスノーテックス−Ｏを使用した。
【００３２】
このようにして作製した無機繊維ブロック１２を数多く密に炉ケーシング（図示せず）に内張し、ゴミ焼却炉として６ケ月間使用した。使用後の外観に異状は認められなかった。
【００３３】
本発明の無機繊維ブロックの一例である前述の実施例の特性を比較例とともに表１に示す。
【００３４】
【表１】
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表１において、注１〜４は次のとおりである。
【００３５】
注１：ＡＳはＡｌ2 Ｏ3 ５３重量％、ＳｉＯ2 ４７重量％のセラミックファイバーにＡｌ2 Ｏ3 ７２重量％、ＳｉＯ2 ２８重量％のアルミナファイバーを１０重量％混合したブランケットを１０００℃で熱処理した。ＡＭはＡｌ2 Ｏ3 ７２重量％、ＳｉＯ2 ２８重量％のアルミナファイバーからなるブランケット。ＡＺＳはＡｌ2 Ｏ3 ３１重量％、ＳｉＯ2 ５３重量％、ＺｒＯ2 １６重量％のセラミックファイバーからなるブランケット。
【００３６】
注２：固形物重量でアルミナ７２％、シリカ２８％の混合ゾル。
【００３７】
注３：ゾルが含浸した部分における繊維に対する乾燥ゾルの重量割合を示す。
【００３８】
注４：１３００℃で２４時間加熱し、加熱前後の寸法変化を測定した。
【００３９】
前述の表１に示した実施例の侵食量の試験は次のようにして行った。
【００４０】
無機繊維ブロックの上面に、７０ｍｍ×７０ｍｍの広さに侵食剤としてＮａ2 ＣＯ3 粉末５ｇを均等に乗せて、電気炉で１２００℃に加熱し２４時間保持した。冷却後、侵食部分の深さを測定した。
【００４１】
侵食剤としてＮａ2 ＣＯ3 を使用した理由は、ソーダ（Ｎａ2 Ｏ）が他の侵食性物質、例えばスケール、アルカリ土類金属や重金属よりも、無機繊維ブロック１２に対しての侵食性が強いからである。すなわち、ソーダに対して侵食性が優れていれば、他の侵食性物質に対しても大きい耐食性を持つからである。
【００４２】
比較例１、２、５は、ゾルをまったく含浸しない従来品のブロックである。これらのブロックは、侵食量が大きい。
【００４３】
比較例３は濃度の高いゾルを含浸した例である。この例では、乾燥後にブロックに反りが発生した。また、収縮率が大きい。
【００４４】
比較例４はシリカゾルを含浸した例である。この例では、侵食量が大きい。
【００４５】
【発明の効果】
本発明によると、アルミナの微細な粒子、あるいはアルミナとシリカの微細な粒子が、繊維表面に定着しているので、無機繊維ブロックの耐食性を向上させることができる。
【００４６】
さらに、炉の使用の際の加熱により、これらの微細な粒子がコランダムやムライト結晶を生成すると、格段に耐食性が向上する。
【００４７】
従って、本発明による無機繊維ブロックを使用した炉は、侵食性の雰囲気の炉においても長時間安定して使用できる。
【００４８】
さらに、本発明による無機繊維ブロックを使用した炉は、無機繊維ブロックの表面がゾルで処理されているので、施工時及び使用時に粉塵が発生しにくく、作業環境の改善、及び粉塵による製品の汚染防止に有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による無機繊維ブロックの一例を示す斜面図。
【符号の説明】
１０      小片
１１      木綿糸
１２      無機繊維ブロック
１３      炉内に露出する面
１４      含浸層
【図１】
0003776182.tif 000003