JP4637869B2 - 不定形耐火物 - Google Patents

Description

本発明は、不定形耐火物に関し、特に不定形流し込み耐火物および不定形吹付け耐火物に関する。

不定形耐火物の施工法のひとつである流し込み施工は、配合された材料に所定量の水を添加して混練した後、流し込み施工し、養生・脱枠・乾燥を行い施工体を形成する。
流し込み施工では、乾燥中における水分の脱水およびセメント水和物の脱水等によって生ずる水蒸気圧の上昇に伴い、流し込み施工体が爆裂する可能性があり、流し込み施工体の乾燥爆裂を防止するため、以下のような対策を講じている。
ａ．水および水蒸気を速やかに流し込み施工体の外に排出する。
ｂ．乾燥温度の制御により急激な水蒸気発生を抑制する。
ｃ．流し込み施工体の強度を高めて、水蒸気圧の上昇に耐える。

この中で、ａ．の対策を実現する方法の一つとして、流し込み施工体中に有機繊維を混入する方法がある。この方法では、有機繊維が乾燥過程で溶融・消失して生成した空隙から、水あるいは発生した水蒸気を速やかに流し込み施工体の外に排出させることで、水蒸気圧の上昇を抑え、爆裂を防止する。例えば、特許文献１では、ポリプロピレン繊維を混入した水含有耐火材の発明が開示され、特許文献２では、ポリエステル繊維および／またはビニロン繊維を混入した溶融金属容器内張用の不定形耐火物の発明が開示されている。

他方、特許文献３では、火災時における高強度コンクリートの爆裂防止を図るため、混入する合成繊維の溶融挙動に着目し、芯成分をアルカリ可溶樹脂である共重合ポリエステル樹脂とし、鞘成分をアルカリ非溶樹脂である共重合ポリプロピレン樹脂とした芯鞘型の複合繊維が提案されている。この発明では、コンクリート施工後のコンクリート養生中に、コンクリートのアルカリ分により芯部のアルカリ可溶樹脂が徐々に溶解、体積減少して複合繊維の芯部が空洞化する。そして、火災時には、アルカリ非溶樹脂が熱溶解または熱分解することにより体積減少し、さらに増大した空隙を形成して火災時のコンクリート爆裂を防止するものである。
特開昭５８−１０４０７２号公報 特開昭５６−５０１７２号公報 特開２００３−１１２９５４号公報

しかしながら、ポリプロピレンは１５０℃近くで溶融を始めるため、１５０℃以下では、有効な空隙が形成されないという問題がある。また、ポリエステルに至っては、ポリプロピレンより溶融点が高く、不定形耐火物の乾燥爆裂を防止するうえで有効な繊維とは言い難い。
一方、ビニロン繊維は、ポリプロピレン繊維やポリエステル繊維のように溶融せずに５００〜６００℃まで残存するため、空隙形成効率に劣るという欠点がある。

これに対して、複合繊維は、単一繊維に比べて個々の繊維の特性を活かすことができるため、不定形耐火物の爆裂を防止できる可能性がある。しかしながら、特許文献３に記載された発明は、火災時における高強度コンクリートの爆裂防止を目的としており、不定形耐火物に適用するうえで以下のような問題がある。
コンクリートは養生期間として１ヶ月程度確保できるため、その間に芯部のアルカリ可溶樹脂が溶解、体積減少して複合繊維の芯部を空洞化することが可能であるが、不定形耐火物の乾燥および養生は各１〜３日程度で行われるため、芯部のアルカリ可溶樹脂が溶解して空洞化するのに必要な時間を確保できない。

本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、不定形耐火物の爆裂メカニズムに基づいて構成された複合繊維を用いて不定形耐火物の乾燥爆裂を防止することを目的とする。

本発明者らは、不定形耐火物の乾燥時における発生蒸気圧に着目し、不定形耐火物内の発生蒸気圧を測定して爆裂時の内部蒸気圧との関連について検討した。その結果、爆裂時の発生蒸気圧は０．５〜１ＭＰａ程度、その時の内部温度は１２５〜１６０℃程度であるケースが多いことが判明した。このことから、不定形耐火物の乾燥爆裂に対しては、水蒸気発生が激しくなる９０℃前後から空隙が形成され、水蒸気圧が高まる１２０〜１５０℃には、さらに空隙量が大きくなる機能を有する有機繊維であることが望ましいといえる。また、不定形耐火物の表層部が内部より高温であることを考慮すると、内部の水蒸気が表層部に向かって拡散して不定形耐火物の外に排出されるためには、１５０℃以上の温度において溶融する機能を併せ持つ有機繊維であることが望ましい。即ち、９０〜１５０℃領域における空隙形成能力を有する有機繊維と、１５０℃以上における空隙形成能力を有する有機繊維とを組み合わせた繊維が望ましい。
しかし、溶融点が低い有機繊維は、分子構造の結晶化度が低くなるため、繊維の直線性が確保されずに丸まったり、攪拌時のせん断で繊維が切断されたりして所定の繊維形態が維持できず、性能を発揮できないという問題がある。このため、複数種の有機繊維を不定形耐火物材料に単純に混入するのではなく、複数種の素材を複合化した複合繊維として不定形耐火物材料に混入する必要がある。

本発明は上記知見に基づいてなされたものであって、ポリプロピレンと、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物とを複合化した複合繊維を含有する不定形耐火物とすることにより、不定形耐火物の乾燥爆裂を防止するものである。
ポリプロピレンより溶融点が低い有機物としては、脂肪族ポリエステルや、ポリエチレンなかでも低密度ポリエチレンが好ましい。
ここで、前記ポリプロピレンは、アイソタクチック型やアタクチック型等の立体構造による差異をとわない。また、プロピレンの単独重合体タイプ（ホモポリマー）に加えて、プロピレンとエチレン等をブロック的に共重合したタイプ（インパクトコポリマー）や、プロピレンとエチレン等をランダムに共重合したタイプ（ランダムコポリマー）等をポリプロピレンの総称として用いている。
一方、前記ポリエチレンは、エチレンの単独重合体であるポリエチレン、およびエチレンとコモノマーとの共重合体であるポリエチレンコポリマーの総称として用いている。また、低密度ポリエチレンは、ＪＩＳ Ｋ６９２２によれば、密度が０．９１０〜０．９２９ｇ／ｃｍ^３の範囲にあるポリエチレンをいうが、本発明では、密度が０．９２９ｇ／ｃｍ^３以下であるポリエチレンをいう。

ポリプロピレンの溶融点は１４０〜１７３℃であり、その温度領域において溶融して空隙を形成する。一方、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物であれば、ポリプロピレンの溶融温度領域以下の温度において溶融して空隙を形成する。特に、ポリエチレンの溶融点は１００〜１３５℃、低密度ポリエチレンの溶融点は９０〜１３５℃であり、その温度領域において溶融して空隙を形成させることができる。

また、複合繊維が、ポリプロピレンと、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物とが並列に配置された並列型断面、もしくは、ポリプロピレンからなる芯部と、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物からなる鞘部とを備える芯鞘型断面とされていることを好適とする。特に、芯鞘型断面において、芯部の重心位置が複合繊維の重心位置から偏心している偏芯型断面とすればなおさらよい。
並列型断面または偏芯型断面とすることにより、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物が溶融したときの空隙形成において、同断面積の芯鞘型と比べて大きな空隙幅を確保することができるだけでなく、ポリプロピレンについても同断面積の芯鞘型と同程度の空隙幅を確保することができる。

また、本発明では、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物が、ポリエチレンとエチレン酢酸ビニル共重合体とが相溶してなる相溶物であってもよい。ポリエチレンにエチレン酢酸ビニル共重合体を添加することで溶融点をさらに低下させることができる。ここで、「相溶」とは、すでにできあがっている異なるポリマー同士を、機械的または加熱混合する操作をいう。

また、本発明では、複合繊維と、単一素材からなる単一繊維とを含有する不定形耐火物としてもよく、このようにすることで、加熱乾燥時の昇温パターンにマッチングさせることが容易となる。

ポリプロピレンと、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物とを複合化した複合繊維を含有する不定形耐火物とすることにより、不定形耐火物の乾燥爆裂を防止することができる。この際、複合繊維の断面を並列型断面または偏芯型断面とすると、ポリプロピレンおよびポリプロピレンより溶融点が低い有機物が溶融したときに形成される各空隙に関して、同じ断面積の芯鞘型と比べて、それぞれ大きな空隙幅を確保することができる。

本発明において使用する繊維は、ポリプロピレン（以下、第一成分と呼ぶ。）と、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物（以下、第二成分と呼ぶ。）とを複合化した複合繊維であり、ポリプロピレンは、硬質で密度が高いアイソタクチック型が好適である。ポリプロピレンより溶融点が低い有機物としては、脂肪族ポリエステル（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）や、ポリエチレンなかでも低密度ポリエチレンが好適である。

低密度ポリエチレンは、半結晶性ポリマーであり、常温で非晶部を含むため、ポリプロピレンなどに比べると強度・弾性率が低く、剛性にも劣る。このため、繊維として不定形耐火物に分散させると、丸まったり、ゆがんだり、あるいは繊維同士が絡み合って凝集して直線性を保持できず、不定形耐火物の内部から表面に向けて有効な空隙が形成されにくい。また、攪拌時のせん断により繊維が切断されたりして初期の長さより短くなる場合もある。

上記問題を解決するため、一実施形態では、低密度ポリエチレンとポリプロピレンとを複合化させて複合繊維として使用する。複合繊維とすることで、溶融点の低い低密度ポリエチレンの特性を活かしつつ、繊維としての直線性はポリプロピレンで確保することができる。
また、溶融点の低い有機物の場合、細い繊維形状を得ることは困難だが、本発明の複合繊維は、通常の紡糸で作製することが可能である。特に、並列型や芯鞘型（偏芯型を含む。）の複合繊維は、非常に簡単に複合化でき、形状設計、断面設計が容易となる。

図１は並列型複合繊維の実施形態の一例を示したものであり、（ａ）は、円形の断面を二分割して第一成分１と第二成分２がそれぞれ半円形断面となるように複合化したものであり、（ｂ）は、断面中央部の第一成分１を挟むようにその両側に第二成分２をそれぞれ配して複合化したものである。
また、図２に芯鞘型複合繊維、図３に偏芯型複合繊維の実施形態の一例をそれぞれ示す。第一成分１を芯部、第二成分２を鞘部とし、偏芯型複合繊維では、芯部の重心位置が複合繊維の重心位置から偏心している。本実施形態では、溶融点の低い第二成分２を早期に溶融させるため、芯部より温度が早く伝達される鞘部に第二成分２を配している。

並列型や偏芯型とすることにより、第二成分が溶融したときに、同断面積の芯鞘型と比べて大きな空隙幅を確保することができる。断面積が同じであっても空隙幅が大きいほど、水や水蒸気の移動抵抗は少ない。並列型断面や偏芯型断面の場合、第二成分が溶融したときの空隙形成において、同断面積の芯鞘型と比べて大きな空隙幅を確保することができるだけでなく、第一成分についても同断面積の芯鞘型と同程度の空隙幅を確保することができる。例えば、芯鞘型断面からなる直径２０μｍの複合繊維において鞘部と芯部の面積が同じ場合、鞘部の厚さは３μｍとなるが、偏芯型であれば、直径２０μｍから芯部の直径１４μｍを差し引いた最大幅６μｍの鞘部を確保することができる。また、並列型断面であれば、第二成分は２０μｍ×１０μｍの半円部となるので、同じ径の芯鞘型断面からなる複合繊維に比べて大きな空隙幅を確保することができる。

上記のように、複合繊維の断面形状は並列型や芯鞘型（偏芯型を含む。）が望ましいが、芯鞘中空型、海島型、海島中空型など他の形状でも良い。図４（ａ）に芯鞘中空型複合繊維、（ｂ）に海島型複合繊維、（ｃ）に海島中空型複合繊維の各断面の一例を示しておく。

なお、上記実施形態では、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物を一種に限定して説明したが、ポリプロピレンと複合化するに際し、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物を二種以上用いても良い。このようにすることで、より精密な爆裂制御が可能となる。

例えば、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物として、ポリエチレン（好ましくは低密度ポリエチレン）とエチレン酢酸ビニル共重合体とが相溶してなる相溶物を用いることができる。この際、複合繊維の紡糸の困難化を防止するため、相溶物１００質量％に占めるエチレン酢酸ビニル共重合体の割合は、３０質量％以下（但し、０質量％を除く）であることが望ましい。一方、相溶物の溶融点を低くするため、相溶物１００質量％に占めるエチレン酢酸ビニル共重合体の割合は、１０質量％以上であることが好ましい。また、エチレン酢酸ビニル共重合体は、溶融点が１００℃以下のものを使用することが好ましい。
エチレン酢酸ビニル共重合体は、エチレンと酢酸ビニルを共重合した熱可塑性樹脂であり、酢酸ビニルの含有量が増加するにつれて溶融点が低下する。酢酸ビニル含量の少ないものは低密度ポリエチレンに近い性質を示すが、より強靭性を示す。酢酸ビニル含量が多くなるに従って柔軟性を増し、ゴムに近い性質を示すようになる。

不定形耐火物材料に混入する複合繊維量は、該不定形耐火物材料を構成する耐火原料と結合材との合量１００質量％に対する外掛けで、０．０１〜１．０質量％が望ましい。
複合繊維量が０．０１質量％未満であると、目的とする耐乾燥爆裂性が十分に得られない場合があり、１．０質量％を超えると、施工時の添加水量が増加して得られる施工体の緻密性が低下する場合がある。

複合繊維の繊度および繊維長は、特に限定するものではないが、繊度１〜１００ｄｔｅｘ、繊維長１〜５０ｍｍのものが好ましい。
繊度が１ｄｔｅｘ未満であると、複合繊維の溶融に伴って空隙が形成されても、空隙を通過する抵抗が大きすぎるため、水蒸気が拡散しにくくなる場合がある。一方、繊度が１００ｄｔｅｘを超えると、複合繊維の添加量が０．０１〜１．０質量％の場合には、繊維の本数が少な過ぎるため、充分な数の空隙が形成されない場合がある。逆に複合繊維の添加量を増やすと施工体の緻密性が低下する場合がある。
また、繊維長が１ｍｍ未満であると、連続的な空隙を形成するために多量の添加が必要になって不経済であり、繊維長が５０ｍｍを超えると、混練水量が増加して得られる施工体の緻密性が低下するために好ましくない。

一般に、ポリエチレン、ポリプロピレン、および脂肪族ポリエステル繊維等は疎水性であるが、これら疎水性複合繊維を添加すると不定形耐火物の流動性が低下し、添加する水分を増加しなければならなくなる場合もある。このため、添加する複合繊維の表面を疎水性から親水性に改質しておくのが、より好ましい。本発明の複合繊維の表面処理方法としては特に限定されないが、アニオン界面活性剤、カチオン界面活性剤、両性界面活性剤、非イオン界面活性剤などの界面活性剤やアミン類等を利用した一般的な方法によることができる。

さらに、本発明では、複合繊維と単一繊維とを組み合わせて使用しても良い。例えば、基本設計として不定形耐火物材料に複合繊維を混入しておいて、乾燥条件等について施工時に変更がある場合に、適宜、単一繊維を組み合わせることで、加熱乾燥時の昇温パターンにマッチングさせることが容易となる。

上記繊維を混入する不定形耐火物材料は、耐火原料、結合材、および分散剤や急結剤等の添加剤によって構成される。なお、本明細書では、不定形耐火物材料に水を添加したものを不定形耐火物と呼ぶ。例えば、流し込み施工や湿式吹付け施工では、ミキサー内で不定形耐火物材料に水が添加され混練される。乾式吹付け施工では、乾式吹付け施工装置のノズル内および／または搬送管内で不定形耐火物材料に水が添加される。

耐火原料は、電融または焼結アルミナ、仮焼アルミナ、ボーキサイト、電融または合成ムライト、シリマナイト、アンダリューサイト、カイヤナイト、バン土頁岩、シャモット、ロー石、珪石、溶融シリカ、シリカフラワー等の珪酸質微粒子、チタニア、電融または焼結マグネシア、電融または焼結スピネル、電融または焼結ジルコニア、ジルコン、クロム鉱、電融または焼結マグネシア−ライム、電融ジルコニア−ムライト、電融アルミナ−ジルコニア、炭化珪素や炭化硼素等の炭化物、窒化珪素等の窒化物、粘土、天然または人造の黒鉛、石油コークス、ピッチコークス、無煙炭、カーボンブラック、ピッチ等の無定形炭素等が挙げられ、これらの内の１種または２種以上を粒度調整して使用する。

結合材は、アルミナセメント、水硬性遷移アルミナ等の水硬性を示す原料を使用することができるが、耐火原料のなかで微粉のマグネシアと蒸発シリカの組み合わせのように凝集性の結合部を形成する原料で代用することも可能である。

添加剤としては、不定形耐火物に一般的に使用可能な分散剤を使用することができる。例えば、縮合燐酸、ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリカルボン酸、ホスホン酸、フミン酸、アルキルスルホン酸、芳香族スルホン酸等、あるいはそれらの重合物や塩類の１種または２種以上を使用することができる。
さらに、その他の添加剤として、硬化遅延剤や硬化促進剤等の硬化調整剤、アルミ系金属粉、乳酸アルミニウム、グリコール酸アルミニウム、乳酸−グリコール酸アルミニウム、可塑性を調整する目的の高分子有機材料等の不定形耐火物に通常使用されている副原料も必要に応じて添加することができる。また、一部の添加剤は、結合材としても作用する。

［実施例１〜３、比較例１・２］
表１に、以下の各実施例および比較例で使用した流し込み耐火物の配合組成を示す。また、表２に、本発明の実施例１〜３とその比較例１・２の諸元および通気率を示す。ここで、表中のＰＰはポリプロピレン、ＬＤＰＥは低密度ポリエチレン、ＨＤＰＥは高密度ポリエチレン、ＰＥＳはポリエチレンサクシネート、ＰＶＡはポリビニルアルコールの略称であり、比較例２に使用したＰＶＡは、水塩基性を有する塩−ＰＶＡからなる含水−含塩のＰＶＡ繊維（ビニロン繊維）である。

流し込み耐火物の試験片の作製は、ＪＩＳＲ２５２１に基づき、フローコーンを用いて測定したフロー値が１５０〜１８０ｍｍの範囲内となるよう水量を調整して流し込み耐火物を混練し、得られた混練物を通気率測定用試験片として直径５０ｍｍ×高さ２０ｍｍの型枠に流し込み、常温で２４時間養生した後、脱枠して作製した。
通気率μ（ｃｍ^２／（ｃｍＨ_２Ｏ・ｓｅｃ）)は、次式により求めた。

ここで、Ｑは、単位時間に上記試験片を透過したエアーの体積（ｃｍ^３／ｓｅｃ）であり、エアリークテスタ（株式会社コスモ計器製ＬＳ−１８２１）により測定した。Ｓは、上記試験片の断面積（ｃｍ^２）である。Ｌは、上記試験片の厚み（ｃｍ）である。Ｐ_１は、上記試験片へのエアー侵入時の圧力（ｃｍＨ_２Ｏ）である。Ｐ_２は、大気圧（ｃｍＨ_２Ｏ）である。

実施例１〜３で使用した複合繊維は、比較例１・２で使用した単一繊維より１１０、１３０並びに１５０℃で高い通気率を示した。また、実施例１で使用した複合繊維は、実施例２・３で使用した複合繊維と同等または低い水量で混練しているにもかかわらず、通気率が高かった。

［実施例４〜６、比較例３］
ポリプロピレンと低密度ポリエチレンからなる並列型複合繊維の断面形状、繊維の種類、および混練条件を表３の通りとした以外、実施例１と同様にして流し込み耐火物の試験片を作成した。なお、表中、芯鞘型および偏芯型は、芯部がポリプロピレン、鞘部が低密度ポリエチレンからなる複合繊維、芯鞘中空型は、芯鞘型の中心部に約２０μｍの空隙を持つ複合繊維、中空型は、約２０μｍの空隙を持つ鞘状の繊維のことである。

実施例１および実施例４〜６で使用した複合繊維は、比較例３で使用した中空型単一繊維より１１０、１３０並びに１５０℃で高い通気率を示した。また、実施例１で使用した並列型複合繊維は、実施例４〜６で使用した複合繊維よりも通気率が高かった。また、実施例４と５を比較した場合、おおむね実施例４の方が通気率に優れていることから、芯鞘型に比べると、偏芯型の方が好ましいと考えられる。

［実施例７〜１４］
ポリプロピレンと低密度ポリエチレンからなる並列型複合繊維の繊維長×繊度、および混練条件を表４の通りとした。表４に示したように、添加水分を５．５（質量％，外掛け）に固定したため、フローコーンを用いて測定したフロー値が小さくなったものに関しては、適宜振動を加えて流し込み成形を行った。それ以外は、実施例１と同様にして流し込み耐火物の試験片を作成した。

実施例７〜１４においてポリプロピレンと低密度ポリエチレンからなる並列型複合繊維は、良好な通気率を示した。

［実施例１５、比較例４］
繊維の種類および混練条件を表５の通りとした以外、実施例１と同様にして流し込み耐火物の試験片を作成した。

比較例４は、実施例１５においてポリプロピレンと低密度ポリエチレンからなる並列型複合繊維の原料としたポリプロピレンと低密度ポリエチレンを使用した。比較例４は、実施例１５よりフロー値がやや低く、通気率が低くなった。低密度ポリエチレンは、強度および弾性率が低いため、混練中、丸まったり、ゆがんだり、あるいは繊維同士が絡み合って凝集して直線性を保持できず、通気率および耐爆裂性を向上させるための、不定形耐火物の内部から表面に向けた有効な空隙が形成されにくい。因って、低密度ポリエチレンの単一成分添加では、耐爆裂性の向上に繋がらない。

［実施例１６、比較例５］
乾燥試験に使用したサンプルは５００×５００×２００ｍｍ形状で、下記の手順で作製し、乾燥試験を実施した。
材料は表１に示す配合割合とし、複合繊維は、実施例１６が表２の実施例１、比較例５が表２の比較例２にそれぞれ対応している。混練時の水分量は、実施例１６が外掛け５．５質量％、比較例５が外掛け５．４質量％とした。
流し込み成形は、内面が幅５００ｍｍ、高さ５４０ｍｍ、厚さ２００ｍｍ金型を使用し、高さが５００ｍｍになるように調整して充填した。
その後、流し込み面をビニルシートでラッピングし、２０℃の恒温室で２日間養生して硬化させた。

その後、５００×５４０ｍｍの片方の面の金枠を取り除き、この面が乾燥炉の内面、つまり加熱面になるように乾燥炉に設置した。サンプルの上下左右の面と乾燥炉の間は、断熱れんがと断熱ウールでシールした。
サンプルの加熱面中央部の表面に接触させた熱電対を制御用に使用し、所定の加熱スケジュールとなるように、サンプルをバーナーで加熱して乾燥させた。
乾燥時の材料内部の温度は、乾燥時に背面側となる金枠に空けた穴から、流し込み成形時にアルミナ質保護管を埋め込み、その中に熱電対を挿入して測定した。
また、内部蒸気圧は、同様に乾燥時に背面側となる金枠に空けた穴から、流し込み成形時にシリコーンオイルを充填した銅管を埋め込み、乾燥時に圧力センサーに接続して測定した。
温度と内部蒸気圧の測定位置は、サンプルを加熱する５００×５００ｍｍの面の中央部で、加熱面から背面側へ５０ｍｍと１００ｍｍの位置とした。

実施例１６の乾燥試験結果を図５に、比較例５の乾燥試験結果を図６にそれぞれ示す。
実施例１６では、表面から５０ｍｍ位置において、内部温度約１２５℃で内部発生蒸気圧が最大となった。また、表面から１００ｍｍ位置では、１４３℃で内部発生蒸気圧が最大となった。
一方、比較例５では、爆裂が生じた。爆裂が生じた位置は、表面から９０〜１００ｍｍ付近であった。爆裂が生じた時点における内部温度は、表面から５０ｍｍ位置で１６１℃、１００ｍｍ位置では、爆裂直前から内部発生蒸気圧が急激に上昇し、爆裂した時点における内部温度は１４０℃であった。
この実験から、爆裂が生じる際の爆裂発生部位の温度は、５０，１００ｍｍ位置における爆裂時の温度から、おおよそ１４０〜１６０℃と見積もることができる。

本発明の実施例１６および爆裂した比較例５では、いずれも内部温度が１００℃を越えると内部発生蒸気圧が急激に立ち上がっており、内部発生蒸気圧の変化の仕方は内部温度の変化の仕方と大きく異なる。
しかし、９０〜１５０℃の温度領域での通気率が良好であれば、発生蒸気はすみやかに内部から外部へ拡散するため、内部の発生蒸気圧が高くなりにくく、実施例１６ではそのような発生蒸気圧の挙動を呈している。これは、表層が９０〜１５０℃の温度領域の時に、実施例１６では十分な通気率が確保されているため、耐火物内部で発生した水蒸気が、形成された空隙を通じて速やかに耐火物の外に拡散して飛散し、内部発生蒸気圧の上昇が抑えられ、その結果最大蒸気圧が比較例５と比べて低くなるためと考えられる。
一方、比較例５では、表面から５０ｍｍ位置および１００ｍｍ位置までの通気率が高くなく、そのため、耐火物内部で発生した水蒸気が耐火物の外に拡散しにくく内部にたまりやすくなり、それにより発生蒸気圧は高くなる。その結果比較例５は水蒸気圧の急激な上昇を抑えることができず、爆裂に至ったものと考えられる。

［実施例１７〜２０］
本試験では、ポリプロピレンと複合化する有機物として、低密度ポリエチレンとエチレン酢酸ビニル共重合体とが相溶してなる相溶物を用いた試験片を作成し、その通気率について調べた。表６に、本発明の実施例１７〜２０の諸元および通気率について、実施例１および５と対比して示す。ここで、ＥＶＡはエチレン酢酸ビニル共重合体の略称であり、示差走査熱量測定（ＤＳＣ）結果によれば、試験片に含まれるエチレン酢酸ビニル共重合体の溶融点は８３℃であった。また、低密度ポリエチレンの溶融点は１０３℃、ポリプロピレンの溶融点は１５５℃であった。

本熱分析では、示差走査熱量測定装置ＤＳＣ６２００型（セイコーインスツルメンツ社製）を使用し、サンプル量５ｍｇ、昇温速度２０℃／分として、窒素雰囲気下で試験を実施し、そのときの吸熱ピークを試料の溶融点とみなした。

芯鞘型では、鞘部の低密度ポリエチレンにエチレン酢酸ビニル共重合体を添加した場合、１１０℃における通気率は、エチレン酢酸ビニル共重合体を添加しない芯鞘型よりも大きな値を示し、エチレン酢酸ビニル共重合体を添加しない並列型と同等以上であった。また、並列型においても、低密度ポリエチレンにエチレン酢酸ビニル共重合体を添加した場合、１１０℃における通気率は、エチレン酢酸ビニル共重合体を添加しない場合よりも大きな値を示している。これより、複合繊維の断面形状が通気率に与える影響もさることながら、低密度ポリエチレンにエチレン酢酸ビニル共重合体を添加することにより、特に低温域における通気率を、より改善させることができることがわかる。これは、低密度ポリエチレンにエチレン酢酸ビニル共重合体を添加したことにより、鞘部の溶融点がさらに低下したことによると考えられる。

並列型複合繊維の実施形態の一例を示す断面図である。 芯鞘型複合繊維の実施形態の一例を示す断面図である。 偏芯型複合繊維の実施形態の一例を示す断面図である。 （ａ）は芯鞘中空型複合繊維、（ｂ）は海島型複合繊維、（ｃ）は海島中空型複合繊維の各実施形態の一例を示す断面図である。 実施例１６の乾燥試験結果を示すグラフである。 比較例５の乾燥試験結果を示すグラフである。

符号の説明

１ 第一成分
２ 第二成分
３ 中空部

Claims (10)

1. ポリプロピレンと、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物とを複合化した複合繊維を含有してなる不定形耐火物。
2. 前記複合繊維が、ポリプロピレンと、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物とが並列に配置された並列型断面とされている請求項１に記載の不定形耐火物。
3. 前記複合繊維が、ポリプロピレンからなる芯部と、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物からなる鞘部とを備える芯鞘型断面とされている請求項１に記載の不定形耐火物。
4. 前記複合繊維が、ポリプロピレンからなる芯部と、ポリプロピレンより溶融点が低い有機物からなる鞘部とを備え、前記芯部の重心位置が前記複合繊維の重心位置から偏心している偏芯型断面とされている請求項１に記載の不定形耐火物。
5. ポリプロピレンより溶融点が低い有機物が、ポリエチレンである請求項１乃至４のいずれかに記載の不定形耐火物。
6. ポリプロピレンより溶融点が低い有機物が、ポリエチレンとエチレン酢酸ビニル共重合体とが相溶してなる相溶物である請求項１乃至４のいずれかに記載の不定形耐火物。
7. 前記相溶物１００質量％に占める前記エチレン酢酸ビニル共重合体の割合が、３０質量％以下（但し、０質量％を除く）である請求項６に記載の不定形耐火物。
8. 前記エチレン酢酸ビニル共重合体は、その溶融点が１００℃以下である請求項６または７に記載の不定形耐火物。
9. 前記ポリエチレンが、低密度ポリエチレンである請求項５乃至８のいずれかに記載の不定形耐火物。
10. 単一素材からなる単一繊維をさらに含有してなる請求項１乃至９のいずれかに記載の不定形耐火物。

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