JP2003002757A - 断熱ライニング部材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 断熱性が要求され、更に衝撃や摩擦力の加わ
る部位での耐久的に優れ、且つ施工性にも優れた断熱ラ
イニング部材を提供する。 【解決手段】 比重１.０〜２.５の緻密セラミックス層
と比重０.２〜１.０の発泡セラミックス層がバインダー
を介することなく積層一体化され、全体比重が０.４〜
１.０であるセラミックス製断熱ライニング部材。２
層、または最外層の少なくとも一方が緻密セラミックス
層である３層以上の積層体である上記断熱ライニング部
材。緻密セラミックス層が低発泡または非発泡のセラミ
ックスである上記いずれかに記載の断熱ライニング部
材。特に、全体厚さが１５〜１５０ｍｍであり、各緻密
セラミックス層の厚さが１〜１５ｍｍである上記いずれ
かに記載の断熱ライニング部材。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、軽量で断熱性を有
するライニング部材に関する。

【０００２】

【従来の技術】ライニングは一般に、構造材を酸やアル
カリ等の薬剤から保護したり、機械的な作用から保護す
るために施工されるものであり、必要によっては熱から
保護するために断熱部材が用いられることもある。薬剤
から保護するためのライニング材としては有機高分子材
料が好んで用いられ、また機械的な作用から保護するた
めのライニング材としては金属や煉瓦等の鉱物材料が、
断熱部材としては多孔質材料、特に無機質の多孔質材料
が採用される。

【０００３】薬剤から保護するために多用される有機高
分子材料は継ぎ目のない材料として、性能面でも施工面
でも極めて有用であるが、ほとんどの有機高分子材料は
傷が付き易いため、硬質の物体がその上を移動するよう
な用途では、穴が開くなどの損傷が生じてその機能を十
分に全うできなくなるという問題がある。このようなケ
ースでは、この上に更に硬質の材料を用いて有機高分子
材料を保護するという工法が採用されている。このよう
な用途に適した硬質材料としては、施工の容易性の点か
ら軽量で且つ適度の大きさであることが望まれ、現状で
は耐酸煉瓦が一般に使用されている。

【０００４】しかし、耐酸断熱煉瓦であっても十分な耐
摩耗性がなく、また衝撃にも十分抵抗性を有するもので
はない。そのため、例えば鋼板酸洗浄ラインにライニン
グ材として用いられた場合、摩耗または破損のために比
較的短期間に張り替えが必要であった。張替え作業は重
労働であり、手間のかかるものであった。鋼板の酸によ
る洗浄工程のライン構造は、図２に模式的に図示したよ
うに、ラインを構成する基材６上に耐酸性樹脂５がコー
ティングしてあり、その上に耐酸断熱煉瓦４等を敷き詰
めた構造になっている。この耐酸断熱煉瓦は内部の耐酸
樹脂（樹脂ライニング材）を保護する目的で設けられて
いる。鋼板７の先端が切れた場合、保護材である煉瓦が
存在しないと、鋼板が耐酸樹脂と接触して樹脂層が破損
する。これを防止するために、従来耐酸樹脂上に耐酸断
熱煉瓦が敷き詰められる。しかし、耐酸断熱煉瓦は耐摩
耗性や耐衝撃性が十分でないため、鋼板の衝突により摩
耗または破損しやすい。それに対処するため、現状では
これらの材料の厚さを大きくして使用している。このよ
うな対処をもってしても耐久性は不十分で、且つまた厚
さを大きくすることにより施工性に問題が生じている。

【０００５】ボイラーや焼却炉等での排ガスの処理方法
では、先ず、高温の排ガスは予冷塔で冷却され、洗浄塔
でガスの浄化が行われる。この予冷塔のライニング構造
は、図３に模式図として図示するように、断熱材として
の抗火石８等の火山性岩石と、その表面に用いられた耐
酸煉瓦４等からなる二重構造となっており、複雑な構造
をとっている。耐酸煉瓦を使用しない場合もあるが、そ
の場合には、断熱材としての岩石に直接冷却水を噴霧す
ることになるため、摩耗し、耐久性の点で課題が残って
いる。すなわち抗火石からなるライニング部材でも耐摩
耗性に欠ける。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
のような断熱性が要求され、更に衝撃や摩擦力の加わる
部位での耐久性に優れ、且つ施工性にも優れたライニン
グ材およびライニング構造を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、比重１.０〜
２.５の緻密セラミックス層と比重０.２〜１.０の発泡
セラミックス層がバインダーを介することなく積層一体
化され、全体比重が０.４〜１.０であるセラミックス製
断熱ライニング部材に関する。詳しくは、本発明は、２
層、または最外層の少なくとも一方が緻密セラミックス
層である３層以上の積層体である上記断熱ライニング部
材に関する。また、本発明は、緻密セラミックス層が低
発泡または非発泡のセラミックスである上記いずれかに
記載の断熱ライニング部材に関する。特に、本発明は、
全体厚さが１５〜１５０ｍｍであり、各緻密セラミック
ス層の厚さが１〜１５ｍｍである上記いずれかに記載の
断熱ライニング部材に関する。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の断熱ライニング部材は、
比重が１.０〜２.５、好ましくは１.５〜２.４の緻密セ
ラミックス層と比重が０.２〜１.０、好ましくは０.４
〜０.８の発泡セラミックス層とがバインダーを使用す
ることなく二層に一体成形されており、緻密層によって
良好な耐摩耗性と衝撃強度が担われ、発泡層によって軽
量化が図られている。緻密セラミックス層は、非発泡で
あってもよいし、上記のような機械的性質が著しく損な
われない範囲において、即ち上記の比重の範囲で低発泡
構造であってもよい。

【０００９】緻密セラミックス層および発泡セラミック
ス層を形成するセラミックス原料としては珪酸塩含有物
が主原料として用いられる。このような珪酸塩含有物と
しては、例えば天然のものとして、斜長石、角閃石、輝
石等により主構成される安山岩、石英、カリ長石等によ
り主構成される流紋岩等が例示できるが、特に軟化溶融
点が９００〜１２５０℃のものが好ましい。またガラ
ス、スラグ等の珪酸塩含有物も軟化溶融点が上記範囲で
あれば使用することができる。他原料としては、上記珪
酸塩含有物の他、タルク、カオリン、バーミキュライト
等またはそれらの混合物からなる粘土質原料、金属酸化
物等も珪酸塩含有物に対して１〜４０重量％の範囲で使
用することもできる。

【００１０】発泡層には上記珪酸塩含有物等の主原料に
加えて、主原料の溶融温度より７００〜５０℃低い温度
で気体を発生する物質が発泡剤として必要量添加され
る。このような発泡剤としては、例えば炭化珪素、窒化
珪素、窒化アルミニウム等を使用することができる。発
泡剤の添加量は、目的とする比重、焼成条件や発泡剤の
種類によって異なるが、通常主原料に対して約０.０２
〜１.０重量％配合される。緻密セラミックス層を低発
泡とする場合には、この原料にも、上記発泡剤を微量添
加すればよい。

【００１１】原料は各成分を配合したのち、ボールミル
やアトマイザー等の粉砕機で乾式または湿式で粉砕して
微粉末として使用する。より均一で微細な粉粒体に粉砕
できる点から、粉砕は湿式で行う方が好ましい。粉砕
は、主原料の大きさが、発泡セラミックス層では平均粒
径が５〜１００μｍ、好ましくは５〜２０μｍ、緻密セ
ラミックス層では２０〜３００μｍ、好ましくは５０〜
２００μｍの範囲になるまで続ける。緻密セラミックス
層原料は、その後造粒するのであれば、一次粒径は発泡
セラミックス層原料と同程度であってもよい。原料は、
発泡体内のガス溜りを減少させるために、焼成前に平均
粒径０.１〜１ｍｍ程度の大きさに造粒するのが好まし
い。造粒は窯業関係で採用されている種々の方法で行う
ことができ、例えば湿式粉砕して得られた泥將をスプレ
ードライ法によって行うことができる。

【００１２】本発明の断熱ライニング部材は、鋼板酸洗
浄用ラインの床のライニング材および排ガス処理用予冷
塔内面のライニング材として好適である。このようなラ
イニング材として使用する場合、積層体の寸法は全体厚
さが１５〜１５０ｍｍ、各緻密セラミックス層の厚さが
全体厚さの１〜１５ｍｍであることが好ましい。より好
ましくは全体厚さが３０〜１２０ｍｍ、各緻密セラミッ
クス層の厚さが１〜１５ｍｍである。全体厚さが１５ｍ
ｍより小さいと断熱効果が小さくなるため好ましくな
く、一方１５０ｍｍより大きいと重量が過大となり施工
性が低下する。

【００１３】本発明の断熱ライニング部材は以下のよう
にして製造することができる。緻密セラミックス層用原
料粉粒体および発泡セラミックス層用原料粉粒体をそれ
ぞれ層状に敷き詰めて二層構造とし、この状態で原料粉
粒体の溶融温度以上に加熱して溶融するとともに発泡剤
から気体を発生させることによって、緻密な層と発泡層
が形成されるとともに、溶融した両層はその接合界面で
融着して一体化された積層体を形成することができる。

【００１４】ひとつの方法としては、例えば、コージェ
ライトとムライトの混合物のような耐熱材料で形成され
た枡型の成形型枠の底部に緻密セラミックス層用原料粉
粒体を所定量敷き詰め、この上に発泡セラミックス層用
原料粉粒体を所定量敷き詰めたのち、原料粉粒体の軟化
溶融点より１０〜３００℃高い温度、例えば１１００〜
１３００℃で０.５〜１２時間、好ましくは１１５０〜
１２５０℃で２〜６時間加熱し、溶融発泡後、徐冷して
脱型する。型枠には蓋を載せて発泡させることによっ
て、発泡高さ、したがって発泡体発泡倍率を規制すると
ともに、発泡体上面を所定の形状、例えば平らに仕上げ
ることができる。また型枠の底面には、離型を容易にし
て原料歩留まりを高くするために離型剤を用いることが
望ましい。離型剤としては焼成時に不融なアルミナ等を
分散させた液状物を塗布してもよいが、アルミナ等の耐
火材料製のセラミックスペーパーを利用すると離型性は
特に良好である。

【００１５】上記において、成形型枠の底部に敷く原料
粉粒体の順序は、どちらが先であっても本質的には問題
がない。しかし、型枠底面に接して焼成された面は型枠
底面の平滑性を反映して平滑に仕上るので研削等の仕上
げ加工の必要がないため、焼成後の硬度が高い緻密層を
形成する原料粉粒体を先に敷き詰めるのがより好まし
い。

【００１６】もうひとつの方法としては、緻密セラミッ
クス層用原料粉粒体と発泡セラミックス層用原料粉粒体
とを予め冷間プレスまたは少量の可燃性バインダーを用
いて塊状に固めて予備成形し、焼成型枠等に移して焼成
してもよい。塊状に固めるには、緻密セラミックス層用
原料粉粒体の所定量と発泡セラミックス層用原料粉粒体
の所定量を、例えば型枠内に二層を形成するように敷き
詰めたのち圧縮成形して得ることができる。

【００１７】原料粉粒体またはそれを加熱なしに塊状に
固めた成形体を溶融発泡して断熱ライニング部材に仕上
げるために、先ず加熱焼成を行う。加熱は室温または焼
成温度より低い温度にある炉に投入し、その後炉を昇温
する加熱方法が一般的である。またトンネル炉のように
それぞれの温度に設定されたゾーンを連続的に流して加
熱する方法も採用することができる。また加熱は電気加
熱でもよいし、ガスによって行ってもよい。いずれにし
ても原料粉粒体の溶融温度よりも１０〜３００℃高い焼
成温度まで加熱されるようにしたのち、その温度で０.
５〜１２時間保持されるようにして溶融および発泡を行
う。この時間ののち５〜２４時間かけて徐冷することに
より歪みを生じることなく、緻密層と発泡層とが積層一
体化された断熱ライニング部材が得られる。こうして得
られた軽量積層体は必要に応じて、研削、研磨や裁断を
行って目的とする形態を持つ製品、即ち本発明の断熱ラ
イニング部材に仕上げられる。

【００１８】上記のようにして得られた本発明の断熱ラ
イニング部材は、従来の耐熱煉瓦、抗火石等に較べて軽
量で且つ耐摩耗性においても優れているため、施工性に
優れ、摩耗や衝撃が加わる部分でのライニング材として
基材を保護することができる。例えば、図４に模式的に
図示したように、鋼板酸洗浄ラインにおいて、基材６を
酸から保護するために基材上に耐酸性樹脂層５を形成す
るとともに、その上に本発明のライニング材１を敷き詰
めたライニング構造を形成することができる。こうする
ことによって鋼板による耐酸性樹脂層６の損傷を防ぐこ
とができ、またライニング材自体も同様の損傷に対して
高い抵抗性を有する。

【００１９】排ガス冷却塔では、排ガスを処理するため
に水を噴射する。この場合、冷却塔内面の耐酸性樹脂層
の表面にライニング部材として用いられる抗火石等の天
然石を、当該噴射水が摩耗させることとなる。本発明の
ライニング部材では、当該噴射水による摩耗に対し高い
抵抗性を有する。上記ライニング構造において、耐酸性
樹脂層としては、例えばビニルエステル、ポリエステ
ル、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂等、従来からこの用
途に使用されてきた材料をいずれも使用することができ
る。

【００２０】

【実施例】以下、実施例によって本発明をより具体的に
且つ詳細に説明する。原料粉粒体の調製 （１）発泡セラミックス層用粉粒体の調製 珪酸塩含有物として流紋岩（平均粒径２００μｍ）８７
重量％および混合粘土質原料（カオリン分１０重量％）
１３重量％からなるセラミックス原料１００重量部に発
泡剤としての炭化珪素０.１８重量部をボールミルに入
れた。 （ａ）粉体原料：乾式にて混合・粉砕し平均粒径２０μ
ｍとした。 （ｂ）造粒原料：湿式で混合・粉砕する。できた泥將を
スプレードライにより平均粒径０.３ｍｍの粒径に造粒
した。 （２）緻密セラミックス層用粉粒体の調製 珪酸塩含有物として流紋岩（平均粒径２００μｍ）をそ
のまま用いた。 （３）成形原料の調製 金属製の縦２１０ｍｍ×横２１０ｍｍ×深さ４０ｍｍの
成形型の底に、先ず上記（２）の緻密セラミックス層用
粉粒体６００ｇ、その上に上記（ａ）の粉体原料１２０
０ｇを充填し、圧縮成形機で２５０ｋｇ／ｃｍ^２の圧を
加えて２１０ｍｍ×２１０ｍｍ×３４ｍｍの矩形の成形
体とした。

【００２１】実施例 １ コージェライトとムライトの混合物からなる耐火物製の
縦２２０ｍｍ×横２２０ｍｍ×深さ１００ｍｍ（内寸）
の枡型の底面に離型材として厚さ１ｍｍのアルミナ製セ
ラミックスペーパーを敷き、その上に発泡セラミックス
層用の粉体原料（ａ）を１.２ｋｇを入れて均一になら
し、更にその上に緻密セラミックス層用粉体原料を０.
６ｋｇ入れて均一にならした。このように原料粉体を入
れた焼成型枠を電気炉に入れ、３時間かけて１２００℃
まで昇温した。この温度で２時間保持したのち、平均５
５℃／Ｈｒの速度で徐冷した。１９時間後、１５０℃に
なったので、型枠から脱型した。得られた成形体は緻密
層表面が平滑に仕上っており、発泡層側と側面を研削す
るだけで、底面２００ｍｍ×２００ｍｍ、平均厚さ５０
ｍｍの断熱ライニング部材が得られた。なお、得られた
成形体の寸法および熱伝導率を表１に記載した。

【００２２】実施例 ２、３ 緻密セラミックス層用粉体原料の使用量をそれぞれ１.
０ｋｇおよび１.５ｋｇとした以外は実施例１と同様に
してセラミックス積層体を調製した。得られた成形体の
寸法および熱伝導率を表１に記載した。

【００２３】実施例 ４ 発泡セラミックス層用の原料として、上記造粒原料
（ｂ）を用いた以外は実施例１と同様にしてセラミック
ス積層体を調製した。得られた成形体の寸法および熱伝
導率を表１に記載した。

【００２４】実施例 ５ 焼成型枠として縦２２０ｍｍ×横２２０ｍｍ×深さ５０
ｍｍ（内寸）の枡型のものを用い、型枠の上には厚さ１
５ｍｍのムライト製の蓋を載せて加熱焼成を行った以外
は実施例１と同様にして積層体を調製した。発泡層の上
面は蓋によって規制され、ほぼ平滑に仕上った。得られ
た成形体の寸法および熱伝導率を表１に記載した。

【００２５】

【表１】

【００２６】実施例１のライニング部材と従来ライニン
グ部材として使用されている抗火石（発泡体）、抗火石
（切り出し品）について耐摩耗性試験（ＪＩＳ-Ｋ７２
０４：プラスチック−摩耗輪による摩耗試験方法に準
拠）を行い、その結果を表２に示す。

【００２７】

【表２】

【００２８】

【発明の効果】本発明の断熱ライニング部材は、全体と
して軽量であり、一方の表面は耐摩耗性および耐衝撃性
等の機械的性質が煉瓦等の従来の耐火材料に較べて優れ
る。そのため優れた機械的特性が要求される鋼板酸洗浄
ライン等のライニング材として有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の断熱ライニング部材。

【図２】 鋼板酸洗浄ラインの従来のライニング構造を
表す模式図。

【図３】 排ガス予熱炉の従来のライニング構造を表す
模式図。

【図４】 本発明の断熱ライニング部材を用いる鋼板酸
洗浄ラインのライニング構造を表す模式図。

【符号の説明】

１：断熱ライニング部材、 ２：緻密セラミックス層、 ３：発泡セラミックス層、 ４：耐酸煉瓦、 ５：耐酸ライニング樹脂、 ６：基材、 ７：鋼板、 ８：抗火石。

フロントページの続き (72)発明者 柳井 直樹 大阪府寝屋川市下木田町14番５号 倉敷紡 績株式会社技術研究所内 (72)発明者 綱澤 勝美 大阪府大阪市中央区久太郎町２丁目４番31 号 倉敷紡績株式会社大阪本社内 Ｆターム(参考） 4G019 FA01 FA11 4K051 BB01 BE00

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 比重１.０〜２.５の緻密セラミックス層
   と比重０.２〜１.０の発泡セラミックス層がバインダー
   を介することなく積層一体化され、全体比重が０.４〜
   １.０であるセラミックス製断熱ライニング部材。
2. 【請求項２】 ２層、または最外層の少なくとも一方が
   緻密セラミックス層である３層以上の積層体である請求
   項１に記載の断熱ライニング部材。
3. 【請求項３】 緻密セラミックス層が低発泡または非発
   泡のセラミックスである請求項１または２に記載の断熱
   ライニング部材。
4. 【請求項４】 全体厚さが１５〜１５０ｍｍであり、各
   緻密セラミックス層の厚さが１〜１５ｍｍである請求項
   １〜３のいずれかに記載の断熱ライニング部材。