JP6418674B2

JP6418674B2 - 目地充填材と吹付注入充填工法及びその装置

Info

Publication number: JP6418674B2
Application number: JP2014084434A
Authority: JP
Inventors: 貞美堀; 篤平井
Original assignee: Isolite Insulating Products Co Ltd
Current assignee: Isolite Insulating Products Co Ltd
Priority date: 2014-04-16
Filing date: 2014-04-16
Publication date: 2018-11-07
Anticipated expiration: 2034-04-16
Also published as: JP2015203554A

Description

本発明は、セラミックファイバーブロックの目地開きした箇所を補修するための耐火断熱性に優れた目地充填材と、その目地充填材の吹付注入充填工法及びそのための吹付注入装置に関する。

工業用の加熱炉や熱処理炉などの中高温域において使用される耐火断熱材としては、セラミックファイバーブロックが一般的に広く使用されている。しかし、セラミックファイバーブロックは高温に晒されると無機繊維の結晶化が進展して収縮し、また加熱温度の上昇に伴って収縮が大きくなることが知られている。

そのため、加熱炉や熱処理炉の炉内面などに使用されたセラミックファイバーブロックでは、加熱処理に伴って収縮して隙間が発生し、その隙間が加熱の繰り返しによって次第に大きくなってしまう。このセラミックファイバーブロック間に生じた隙間、即ち目地開き箇所は、炉の断熱効率を低下させるだけでなく、炉本体の寿命を短縮させてしまうという問題がある。

このセラミックファイバーブロックの目地開き箇所に対して、圧送ポンプ等を用いてペースト状耐火物を圧入して補修することが従来から行われてきた。しかし、目地開き箇所の小さな空隙部に直接ペースト状のペースト状耐火物を圧入しようとすると、空隙部の材質とペースト状耐火物との濡れ性が悪く抵抗が大きいため、圧送ポンプ等の大掛かりな設備が必要になる等の問題があった。また、ペースト状耐火物を圧入する際の圧力で、老朽化した母材のセラミックファイバーブロックが痛むという問題もあった。

これらの問題を解決する方法として、特許文献１には、炉壁内の補修すべき箇所へペースト状耐火物の補修材を圧入する前に、流動性に優れた低粘性油を圧入し、しかる後にペースト状耐火物を圧入する方法が記載されている。この方法によれば、低粘性油の圧入により濡れ性が改善されて抵抗が低下し、小さな空隙へのペースト状耐火物の圧入が従来よりも遥かに低い圧力で可能になるとされている。しかし、低粘性油を事前に圧入する必要があるため施工の手間が増えるうえ、天井部などへの圧入の場合には潤滑性の高い低粘性油が圧入後に垂れ落ちる恐れがある。

また、非特許文献１には、ファイバーキャスト材をポリ袋に予め充填したカセットを用意し、このカセットを専用のエアー式コーキングガンに装着して、補修箇所に吹付注入施工する方法が記載されている。この方法によれば、特に施工箇所が点在している場合や中量の施工に有効であるが、ファイバーキャスト材はピストンによって押し出されるため、目地開き箇所の深さが大きい場合には目地の奥まで吹付注入されない可能性がある。

特開昭６３−０１７３８４号公報

「ニチアス技術時報」、Ｎｏ.３１８、２０００２号、ニチアス株式会社

本発明は、上記した従来の事情に鑑みてなされたものであり、圧送ポンプ等の大掛かりな設備を使用することなく、加圧空気のみでセラミックファイバーブロックの目地開き箇所に吹付注入して補修することができ、吹付注入後の接着性が良好で垂れ落ちることがなく、しかも乾燥後の強度及び耐熱性に優れる目地充填材、並びに、その目地充填材の吹付注入装置と吹付注入充填工法を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、本発明が提供する目地充填材は、セラミックファイバーブロックの目地開き箇所に吹付注入充填するためのペースト状の目地充填材であって、分散媒中にアルミナシリカファイバー、アルミナファイバー、無機バインダー、及び有機バインダーを含有し、アルミナ粉を含有しておらず、アルミナシリカファイバーの含有量が１５〜３０質量％、アルミナファイバーの含有量が５〜２０質量％であり、無機バインダーの含有量が５〜１０質量％、及び有機バインダーの含有量が２質量％を超え８質量％以下であることを特徴とする。

また、本発明が提供する目地充填材の吹付注入装置は、セラミックファイバーブロックの目地開き箇所にペースト状の目地充填材を加圧空気により吹付注入充填する装置であって、目地充填材を収納するシリンダー部と、該シリンダー部においてピストンが往復動する後端側とは反対側の先端側に該ピストンの往復動方向に直交する方向に吹付けるように設けたノズル部と、該シリンダー部の外部において該往復動方向に延在する流路を介して該シリンダー部の末端部と該ピストンとの間の空間に目地充填材の押出用エアーを供給する押出用エアー供給口と、該ノズル部の先端に着脱可能に設けた目地充填材吹付注入用の先端ノズルと、該ノズル部の後端側に目地充填材の吹付注入用エアーを該吹付け方向に向けて供給する吹付注入用エアー供給口とを具えており、該押出用エアー供給口は該吹付注入用エアー供給口と同じ方向に開口するように該シリンダー部の側部に設けられていることを特徴とする。

更に、本発明が提供する目地充填材の吹付注入充填工法は、上記本発明の目地充填材の吹付注入装置を用いて、セラミックファイバーブロックの目地開き箇所にペースト状の目地充填材を吹付注入充填する工法であって、吹付注入装置のシリンダー部内の目地充填材を押出用エアーによりノズル部に押し出した後、ノズル部に押し出された目地充填材を吹付注入用エアーにより先端ノズルからセラミックファイバーブロックの目地開き箇所に吹付注入充填することを特徴とする。

本発明によれば、圧送ポンプ等の大掛かりな設備を使用することなく、加圧空気のみでセラミックファイバーブロックの目地開き箇所に吹付注入することができ、目地開き箇所への吹付注入後の接着性が良好で垂れ落ちることがなく、且つ乾燥後の強度及び耐熱性に優れた目地充填材を提供することができる。

また、本発明の目地充填材の吹付注入装置あるいは吹付注入充填工法を用いることによって、加圧空気のみで適量の目地充填材をセラミックファイバーブロックの目地開き箇所に隙間なく吹付注入することができるため、設備費の削減や施工時間の短縮が可能である。しかも、吹付注入装置の先端ノズルが脱着可能であるため、様々な幅及び深さの目地開き箇所に目地充填材を吹付注入して、セラミックファイバーブロックの目地開き箇所を確実に補修することができる。

本発明による目地充填材の吹付注入装置の一具体例を示す概略の断面図である。

本発明の目地充填材は、セラミックファイバーブロックの目地開き箇所に吹付注入充填するためのペースト状の目地充填材であって、分散媒中にアルミナシリカファイバーとアルミナファイバーの少なくとも１種と、無機バインダー及び有機バインダーとを含んでいる。これら溶媒中における各成分の含有量は、目地充填材全体に対して、アルミナシリカファイバーが０〜８０重量％、アルミナファイバーが０〜８０重量％、無機バインダーが３重量％を超え１２重量％以下、及び有機バインダーが２重量％を超え８重量％以下である。

上記目地充填材の主要成分であるセラミックファイバーは、耐熱性に劣るが安価なアルミナシリカファイバーと、耐熱性に優れるアルミナファイバーとで構成されている。そのため、本発明の目地充填材は、目地開き箇所の補修により操炉時におけるエネルギーロスを抑えるだけでなく、補修箇所等に応じてアルミナシリカファイバーとアルミナファイバーの配合割合を適宜変えることによって、高温域に対する耐熱性と断熱性を備えたものとし、補修コストの低減を図ることが可能である。

しかも、本発明の目地充填材は、無機バインダーと有機バインダーを含有することにより、補修すべき炉等の既設耐火物との接着性が向上するだけでなく、乾燥時の安定性と強度にも優れている。特に有機バインダーを含有することによって、適度な粘性と接着性が得られ、天井部の目地開き箇所に吹付注入した場合でも垂れ落ちる危険がない。尚、本発明で使用することができる好ましい無機バインダーとしてはコロイド状シリカなどがあり、また好ましい有機バインダーとしては有機増粘剤などがある。

本発明の目地充填材において、無機バインダーを含まない場合には、目地開き箇所に吹付注入した後の乾燥時の強度が低くなる。また、有機バインダーを含まない場合には、目地充填材の粘性が低くなるため、吹付注入した後に垂れ落ちる可能性がある。尚、無機バインダーが１２重量％を超えるか、有機バインダーが８重量％を超えても、その添加の効果の更なる向上が望めない。また、アルミナシリカファイバー又はアルミナファイバーが８０重量％を超えると、相対的に無機バインダー又は有機バインダーの量が少なくなるため、上記した添加の効果が得られない。

尚、本発明の目地充填材における上記各成分の含有量については、アルミナシリカファイバーが１５〜３０重量％、アルミナファイバーが５〜２０重量％、無機バインダーが５〜１０重量％、及び有機バインダーが２〜６重量％の範囲であれば、上記した添加による効果が特に顕著に現われるため好ましい。また、分散媒としては一般的に水を使用することが好ましい。

本発明による目地充填材の吹付注入装置は、セラミックファイバーブロックの目地開き箇所に、ペースト状の目地充填材を加圧空気により吹付注入して充填するためのエアーガンタイプの吹付注入装置であって、図１に示すように、目地充填材１を収納するシリンダー部２と、シリンダー部２の先端側に設けたノズル部３と、シリンダー部２の後端側に目地充填材の押出用エアーを供給する押出用エアー供給口４と、ノズル部３の先端に着脱可能に設けた目地充填材吹付注入用の先端ノズル５と、ノズル部３の後端側に目地充填材の吹付注入用エアーを供給する吹付注入用エアー供給口６を具えている。

上記本発明の吹付注入装置において、先端ノズル５は脱着可能であるから、先端ノズル５の長さ及び径を自由自在に変えることができる。実際の炉ではセラミックファイバーブロックの目地開きした箇所は幅や深さが一様ではないが、種々の先端ノズル５を交換して使用することにより、幅や深さが異なる目地開き箇所の奥まで適切な量の目地充填材を吹付注入し充填することができる。

また、上記本発明の吹付注入装置では目地充填材の吹付注入を加圧空気により行うが、その加圧空気の供給は、シリンダー部２の後端側に目地充填材の押出用エアー（加圧空気）を供給するための押出用エアー供給口４と、ノズル部３の後端側に目地充填材の吹付注入用エアー（加圧空気）を供給するための吹付注入用エアー供給口６の２系統に分かれている。そのため、目地充填材の押出用エアーと吹付注入用エアーは、それぞれの加圧空気について別々に圧力調整することが可能である。従って、２系統のエアー圧力を各々調整することによって、目地開き箇所への目地充填材の吹付注入量を簡単にコントロールすることができる。

上記本発明の吹付注入装置による目地充填材の吹付注入動作を具体的に説明する。まず、目地充填材１を吹付注入装置のシリンダー部２にセットし、押出用エアー供給口４から目地充填材の押出用エアー（加圧空気）を供給すると、シリンダー部２のピストン２ａがノズル部３側に移動して目地充填材１がノズル部３に押し出される。次に、吹付注入用エアー供給口６から目地充填材の吹付注入エアー（加圧空気）を供給することで、ノズル部３内の目地充填材１が先端ノズル５から吐出されるようになっている。

吹付注入装置の先端ノズル５から吐出された目地充填材１は、セラミックファイバーブロックの目地開箇所に吹付注入され充填される。その際、圧入する工法ではないため目地開き箇所の劣化した既存耐火物を痛めることなく、目地開き箇所に適量の目地充填材１を吹付注入することが可能である。更に、先端ノズル５は脱着可能のため、各目地開き箇所にあわせて最適な径や長さの先端ノズル５を使用することが可能であり、また押出しエアー及び吹付注入エアーの圧力調整によって目地充填材１の吐出量の調整が可能である。

［実施例１］
まず、既設のガス炉について、経年劣化したセラミックファイバーブロックの目地開き箇所の外側鉄皮温度をサーモグラフィで測定したところ、１１２℃であった。

次に、本発明によるペースト状の目地充填材を、図１に示す吹付注入装置にセットして、セラミックファイバーブロックの目地開き箇所に吹付注入充填した。このペースト状の目地充填剤は、分散媒である水に、全体に対する重量％で２５重量％のアリミナシリカファイバーと、８重量％のアルミナファイバーと、無機バインダーとして８重量％のコロイド状シリカと、有機バインダーとして４重量％の有機増粘剤とを添加混合して作製したものである。

上記目地充填材をセラミックファイバーブロックの目地開き箇所に吹付注入充填した後、ガス炉を７時間かけて１４００℃まで昇温し、１４００℃で２時間保持して目地充填剤を乾燥させた。その後、目地開き箇所の外側鉄皮温度をサーモグラフィで測定したところ、外側鉄皮温度は８８℃まで低下していた。

１目地充填材
２シリンダー部
２ａピストン
３ノズル部
４押出用エアー供給口
５先端ノズル
６吹付注入用エアー供給口

Claims

セラミックファイバーブロックの目地開き箇所に吹付注入充填するためのペースト状の目地充填材であって、分散媒中にアルミナシリカファイバー、アルミナファイバー、無機バインダー、及び有機バインダーを含有し、アルミナ粉を含有しておらず、アルミナシリカファイバーの含有量が１５〜３０質量％、アルミナファイバーの含有量が５〜２０質量％であり、無機バインダーの含有量が５〜１０質量％、及び有機バインダーの含有量が２質量％を超え８質量％以下であることを特徴とする目地充填材。
セラミックファイバーブロックの目地開き箇所にペースト状の目地充填材を加圧空気により吹付注入充填する装置であって、目地充填材を収納するシリンダー部と、該シリンダー部においてピストンが往復動する後端側とは反対側の先端側に該ピストンの往復動方向に直交する方向に吹付けるように設けたノズル部と、該シリンダー部の外部において該往復動方向に延在する流路を介して該シリンダー部の末端部と該ピストンとの間の空間に目地充填材の押出用エアーを供給する押出用エアー供給口と、該ノズル部の先端に着脱可能に設けた目地充填材吹付注入用の先端ノズルと、該ノズル部の後端側に目地充填材の吹付注入用エアーを該吹付け方向に向けて供給する吹付注入用エアー供給口とを具えており、該押出用エアー供給口は該吹付注入用エアー供給口と同じ方向に開口するように該シリンダー部の側部に設けられていることを特徴とする目地充填材の吹付注入装置。
請求項２に記載の目地充填材の吹付注入装置を用いて、セラミックファイバーブロックの目地開き箇所にペースト状の目地充填材を吹付注入充填する工法であって、吹付注入装置のシリンダー部内の目地充填材を押出用エアーによりノズル部に押し出した後、ノズル部に押し出された目地充填材を吹付注入用エアーにより先端ノズルからセラミックファイバーブロックの目地開き箇所に吹付注入充填することを特徴とする目地充填材の吹付注入充填工法。