JP6839589B2

JP6839589B2 - 粒状繊維吹付けノズル、粒状繊維吹付け装置及び粒状繊維吹付け方法

Info

Publication number: JP6839589B2
Application number: JP2017073219A
Authority: JP
Inventors: 利彦青野; 谷辺　徹; 徹谷辺; 雄亮杉野
Original assignee: Taiheiyo Materials Corp
Current assignee: Taiheiyo Materials Corp
Priority date: 2017-03-31
Filing date: 2017-03-31
Publication date: 2021-03-10
Anticipated expiration: 2037-03-31
Also published as: JP2018171601A

Description

本発明は、粒状繊維吹付けノズルに関する。詳しくは、吹付け時に発生する粉塵を抑制できる粒状繊維吹付けノズルに関する。また、本発明は、粒状繊維吹付け装置に関する。詳しくは、粒状繊維吹付け時に発生する粉塵を抑制できる粒状繊維吹付け装置に関する。また、本発明は、粒状繊維吹付け方法に関する。詳しくは、粒状繊維吹付け時に発生する粉塵量が少ない粒状繊維吹付け方法に関する。

耐火性、防火性、吸音性および／または断熱性などを付与する目的で、構造物表面にロックウールからなる繊維層を設けることが広く行われている。繊維層の形成には、ロックウールからなる粒状繊維（直径数mm〜数cmの繊維塊）および水を主成分とする凝集材を用いた吹付工法が用いられることも多い。ロックウール吹付工法としては、乾式工法、湿式工法、半乾式工法が知られている。乾式工法は、予め、ロックウール粒状繊維とセメントとを乾式混合した乾燥混合物（乾式混合物、以下「ロックウール・セメント混綿」ということがある。）をノズルから吐出し、これと同時にノズルの周縁に配置した複数個の噴水口より圧力水を噴射し、両者を混合吹付ける工法である。この乾式工法は、嵩比重が０．２〜０．３と軽量の被覆層を形成できるが、施工時にセメントやロックウールによる発塵が著しく、環境上の問題が指摘されている。湿式工法は、乾式工法の欠陥を改善する為になされたものである。この湿式工法は、主材のロックウール粒状繊維とセメントに界面活性剤と増粘剤を配合してなる吹付施工用被覆材を用い、これに水を加えたペーストを圧縮空気によりノズルから吹付ける方法である。この湿式工法は、浮遊粉塵の問題点は改善されたものの、形成される被覆層の嵩比重が０.４〜０.６と重く、乾式工法に比べてコストが高いという問題が指摘されている。

半乾式工法は、予め、ロックウール粒状繊維とセメントとを混合しない工法である。半乾式工法において、ロックウール粒状繊維は、解繊機（解綿機）で解繊（解綿）・破砕され（細かく粒状（直径数mm〜数cm程度の繊維塊）にされ）、ロータリーバルブ等により定量的に送り出され、エアブロアによりホース内を圧送され、吹付ノズルに供給される。セメントはスラリー槽で水と混合されてセメントスラリーとされた後、スラリーポンプにより搬送パイプを通って吹付ノズルに供給される。そのセメントスラリーは、吹付ノズルの周縁から噴射されるか、或いは吹付ノズルの中心軸付近から噴射され、ロックウールと合流・混合し、ロックウールとセメント水和物からなる繊維層が形成される。半乾式工法によれば、浮遊粉塵が減少し、乾式工法に近い嵩比重の被覆層が形成できる。このようなことから、半乾式工法がロックウール吹付工法の主流となっている。半乾式工法は乾式工法に比べて吹付け施工時に発生する粉塵量を少なくできるものの、吹付け装置をコンパクトなものにし難いという問題がある。吹付け装置をコンパクトなものにし易いのは、ロックウール・セメント混綿を用いる乾式工法である。また、ポリスチレンフォームや硬質ウレタンフォーム等の発泡樹脂系断熱材に、半乾式工法で厚み３０mmでロックウールとセメント水和物からなる繊維層で被覆しても不燃性が不充分であり、半乾式工法で圧送するロックウールのみからなる粒状繊維をロックウール・セメント混綿に替えることで、厚み３０mmに形成した繊維層で充分な不燃性が得られることが本発明者等の検討により分かった（例えば特許文献１参照。）。そこで、ロックウール・セメント混綿を吹付けノズルまで輸送するロックウール吹付工法、即ち、混綿を用いる乾式工法又は半乾式工法のロックウール吹付工法であっても吹付け施工時に発生する粉塵を抑制できる技術が望まれていた。

繊維質等と水硬性無機質接着剤等を配合した材料を通す導管の先端外周に空気と水を一度に噴射する噴射孔を複数備える吹付けノズルを用いる方法が提案されている（例えば特許文献２又は３参照。）。また、吹付けノズル前側に複数の給水ノズルを、該給水ノズルから出る加圧された水の噴流の軸が吹付けノズルから出る混綿の噴流の軸線上で交叉するように環状に配置する技術が提案されている（例えば特許文献４参照。）。また、粒状繊維圧送管の中心軸に凝集材噴射口を配置し、該凝集材噴射口から圧縮空気とともに凝集材を粒状繊維圧送管内を通り粒状繊維噴射口より吐出される粒状繊維に噴射し合流混合させる技術も提案されている（例えば特許文献５参照。）。

特開２０１４−１４１８６８号公報実公昭５５−０１１９６１号公報実用新案登録第２５８２０２８号公報実公昭４９−００００５３号公報実公昭５５−０５４７５５号公報

本発明は、粒状繊維とセメントとを乾式混合した乾燥混合物（乾式混合物、以下「混綿」ということがある。）又は水を含む凝集材と混合前の粒状繊維を吹付けノズルまで輸送し該吹付けノズルの吐出口より噴射した乾式混合物又は乾燥粒状繊維に、上記吐出口の付近に配置した凝集材噴射口（凝集材噴射ノズル）より排出（噴射）される水を主要成分とする凝集材を合流混合させる吹付工法に用いたときに発生する粉塵が少ない粒状繊維吹付けノズル及び粒状繊維吹付け装置を提供することを目的とする。

また、本発明は、粒状繊維吹付け時に発生する粉塵量を抑制できる粒状繊維吹付け方法、即ち、粒状繊維とセメントとの乾式混合物又は乾燥粒状繊維を吹付けノズルまで輸送し該吹付けノズルの吐出口より噴射した乾式混合物（混綿）又は乾燥粒状繊維に、上記吐出口の付近に配置した凝集材噴射口（凝集材噴射ノズル）より排出（噴射）される水を主要成分とする凝集材を合流混合させる粒状繊維吹付け方法において、発生する粉塵が少ない粒状繊維吹付け方法を提供することを目的とする。

本発明者は、前記課題解決のため鋭意検討した結果、特定の粒状繊維吹付けノズルを用いることにより、上記課題を解決できることを見出し、本発明を完成させた。即ち、本発明は、以下の（１）又は（２）で表す粒状繊維吹付けノズル、（３）で表す粒状繊維吹付け装置、並びに（４）で表す粒状繊維吹付け方法である。
（１）粒状繊維噴射口を備える粒状繊維圧送管と、凝集材噴射口と、圧縮空気噴射口とを具備し、粒状繊維圧送管の中心軸に凝集材噴射口を配置し、粒状繊維噴射口の外周に複数の圧縮空気噴射口を配置してある粒状繊維吹付けノズル。
（２）上記圧縮空気噴射口が、該圧縮空気噴射口から噴射される圧縮空気の流れの中心軸と、粒状繊維圧送管の中心軸とが交差するように配置されている上記（１）の粒状繊維吹付けノズル。
（３）上記（１）又は（２）の粒状繊維吹付けノズルと、粒状繊維輸送装置と、凝集材輸送装置と、空気圧送装置とを具備し、粒状繊維輸送装置が粒状繊維吹付けノズルの粒状繊維圧送管に連通し、凝集材輸送装置が粒状繊維吹付けノズルの凝集材噴射口に連通し、更に空気圧送装置が粒状繊維吹付けノズルの圧縮空気噴射口に連通している粒状繊維吹付け装置。
（４）上記（３）の粒状繊維吹付け装置を用い、上記粒状繊維輸送装置により粒状繊維を圧送し粒状繊維吹付けノズルにおける粒状繊維圧送管の吐出口より吐出させた粒状繊維と、凝集材輸送装置により圧送し凝集材噴射口から噴射した凝集材とを、空気圧送装置により圧送され圧縮空気噴射口より噴射した圧縮空気とともに合流混合させて構造物に吹付けることを特徴とする粒状繊維吹付け方法。

本発明によれば、粒状繊維吹付け時に発生する粉塵量が少ない粒状繊維吹付けノズル及び粒状繊維吹付け装置が得られる。本発明によれば、吹付けノズルまで輸送し該吹付けノズルの吐出口より噴射した乾式混合物又は乾燥粒状繊維に、上記吐出口の付近に配置した凝集材噴射口（凝集材噴射ノズル）より排出（噴射）される水を主要成分とする凝集材を合流混合させる吹付工法に用いたときに発生する粉塵が少ない粒状繊維吹付けノズル及び粒状繊維吹付け装置が得られる。

また、本発明によれば、粒状繊維吹付け時に発生する粉塵量を抑制できる粒状繊維吹付け方法が得られる。本発明によれば、粒状繊維とセメントとの乾式混合物を吹付けノズルまで輸送し該吹付けノズルの吐出口より噴射した乾式混合物（混綿）又は乾燥粒状繊維に、上記吐出口の付近に配置した凝集材噴射口（凝集材噴射ノズル）より排出（噴射）される水を主要成分とする凝集材を合流混合させる粒状繊維吹付け方法において、発生する粉塵が少ない粒状繊維吹付け方法が得られる。

本発明によれば、粒状繊維吹付け時に発生する粉塵量を抑制できるので、粒状繊維吹付け作業が行い易く、保護具の簡素化、清掃作業の軽減又は省略等が図られ、施工効率の向上も望める。

本発明の粒状繊維吹付けノズルの一例の模式的な断面図である。本発明の粒状繊維吹付けノズルを用いた粒状繊維吹付け装置の一例の模式図である。

本発明の粒状繊維吹付けノズルは、粒状繊維噴射口を備える粒状繊維圧送管と、凝集材噴射口と、圧縮空気噴射口とを具備し、粒状繊維圧送管の中心軸に凝集材噴射口を配置し、粒状繊維噴射口の外周（外縁）に複数の圧縮空気噴射口を配置してある特徴とする。上記粒状繊維圧送管は、粒状繊維噴射口を備えており、少なくともこの粒状繊維噴射口付近１０cm程度は直線状であることが好ましく、より好ましくは粒状繊維噴射口から２０cm以上を直線状（ストレート管）としてあることがより好ましく、粒状繊維圧送管すべてをストレート管としてあることが最も好ましい。粒状繊維圧送管の粒状繊維噴射口の反対側（対向する側）の開口部は、粒状繊維輸送装置と連通する輸送管を接続する。粒状繊維輸送装置により圧送されてきた粒状繊維は、粒状繊維圧送管内を通り、粒状繊維噴射口より吐出（噴射）される。

上記凝集材噴射口は、粒状繊維圧送管の中心軸に配置してあり、凝集材噴射口より噴射される凝集材が、粒状繊維噴射口より粒状繊維が吐出される方向に向けて配置されていることが好ましい。この凝集材噴射口は、凝集材用パイプの先端開口部とすることが好ましい。この凝集材用パイプは、粒状繊維圧送管の外側より内側に挿入されて、凝集材噴射口が上記位置になるように凝集材用パイプを固定してある。この固定は、吹付け施工時に固定されていればよく、粒状繊維噴射口と凝集材噴射口との距離を調整可能な構造としておいてもよい。凝集材用パイプは、凝集材輸送装置と連通しており、更にコンプレッサー等の空気圧送装置と連通していてもよい。凝集材用パイプに空気圧送装置が連通していると、凝集材噴射口より圧縮空気とともに凝集材が噴射されると、より粉塵量が低減できることから好ましい。

上記圧縮空気噴射口は、粒状繊維噴射口の外周に複数配置する。圧縮空気噴射口と粒状繊維圧送管との距離は、粒状繊維圧送管の直径以内の距離とすることが好ましい。上記縮空気噴射口の数は、２〜２０個が好ましく、より好ましくは３〜８個である。縮空気噴射口は、圧縮空気を噴射する噴射孔であり、この噴射孔と凝集材輸送装置と空気圧送装置に連通する。空気圧送装置より圧送された圧縮空気が、圧縮空気噴射口より噴射される。当該粒状繊維圧送管の中心軸に対して圧縮空気噴射口より排出される圧縮空気の流れの中心軸がなす角度θが１〜３０°の範囲内である必要がある。粒状繊維圧送管の先端部の吐出口より噴射される粒状繊維の流れの中心軸は粒状繊維圧送管の中心軸と一致する。また、圧縮空気噴射口（圧縮空気噴射ノズル）の噴射孔が直線の孔の場合は、噴射孔の中心軸と、凝圧縮空気噴射口より排出される圧縮空気の流れの中心軸は一致する。上記角度θが１〜３０°の範囲内であると、噴射された粒状繊維により発生する粉塵を、圧縮空気の噴流により、粒状繊維に合流混合させることができ粉塵が低減する。上記角度θが１°未満の場合は粒状繊維と合流混合が不充分となり粉塵が低減されない虞がある。また、上記角度θが３０°を超える場合も粉塵が充分に低減しない。より好ましい上記角度θは、１．２〜２０°で、更に好ましくは１．４〜１０°とする。また、状繊維圧送管の先端部の吐出口より噴射される粒状繊維の流れの中心軸、即ち粒状繊維圧送管の中心軸と、圧縮空気の流れの中心軸との交点と、状繊維圧送管の吐出口との距離（交点距離）が３００〜１２００mmとなるように、各圧縮空気噴射口を配置することが好ましい。圧縮空気噴射口より圧縮空気に替えて、水又は凝集材を噴出させることも考えられるが、凝集材噴射口から噴射される凝集材とのバランスを取ることが困難で吹付けられた繊維層の品質を安定させ難い。

本発明において、粒状繊維とは、直径数mm〜数cm程度の繊維塊、好ましくは直径５mm〜５cmの繊維塊であり、その材質としては無機繊維、有機繊維及び無機繊維と有機繊維の混合物でもよく、好ましくは耐火性又は不燃性を得易いので無機繊維であり、より好ましくは鉱物繊維である。最も好ましくはロックウールである。本発明において、ロックウールは、溶融炉で溶融された岩石や高炉スラグ等を主体とする材料が、急冷されながら、繊維化された素材（鉱物繊維）である。例えば、高炉スラグを主体とする材料より製造されたスラグウールなども含まれる。前記ロックウールは、繊維化された鉱物繊維を集めただけの原綿を解綿機等で細かくした粒状ロックウールを好適に用いることができる。原綿を用いる場合は、輸送前に解綿機等で細かくして用いる。粒状ロックウールは、ロックウールの原綿を解砕、解綿、切断、分級（例えば、篩い分け）、造粒などの工程の一種又は二種以上の組み合わせにより得られる。斯かるロックウールが用いられた場合、熱がロックウールを被覆する下地に伝わり難い。本発明の粒状繊維としては、セメントとの乾式混合物が、形成する繊維層が耐火性又は不燃性を得易いことから好ましい。

本発明における凝集材としては、水、水溶液、無機質スラリー及び樹脂エマルション並びに無機質含有樹脂エマルション（樹脂含有無機質スラリー）が好適な例として挙げられ、より好ましい例としては水、水溶液、セメントスラリー及び合成樹脂エマルション（ポリマー）並びにセメント含有樹脂エマルション（樹脂含有セメントスラリー）が挙げられる。本発明に用いるセメントとしては、普通ポルトランドセメント、早強ポルトランドセメント、白色ポルトランドセメント等の各種ポルトランドセメント、エコセメント、アルミナセメント、フライアッシュセメントや高炉セメント等の混合セメント、超速硬セメント等の急硬性セメント等の水硬性セメントが挙げられる。また、本発明の凝集材に用いる樹脂エマルションとしては、スチレン・ブタジエン共重合体、クロロプレンゴム、アクリロニトリル・ブタジエン共重合体又はメチルメタクリレート・ブタジエン共重合体等の合成ゴム、天然ゴム、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン、ポリクロロピレン、ポリアクリル酸エステル、スチレン・アクリル共重合体、オールアクリル共重合体、ポリ酢酸ビニル、酢酸ビニル・アクリル共重合体、酢酸ビニル・アクリル酸エステル共重合体、変性酢酸ビニル、エチレン・酢酸ビニル共重合体、エチレン・酢酸ビニル・塩化ビニル共重合体、酢酸ビニルビニルバーサテート共重合体、アクリル・酢酸ビニル・ベオバ（ｔ‐デカン酸ビニルの商品名）共重合体等の酢酸ビニル系樹脂、不飽和ポリエステル樹脂、ポリウレタン樹脂、アルキド樹脂及びエポキシ樹脂等の合成樹脂、アスファルト及びゴムアスファルト等の瀝青質等のエマルションが挙げられる。

本発明の粒状繊維吹付け装置は、上記の粒状繊維吹付けノズルと、粒状繊維輸送装置と、凝集材輸送装置と、空気圧送装置とを具備し、粒状繊維輸送装置が粒状繊維吹付けノズルの粒状繊維圧送管に連通し、凝集材輸送装置が粒状繊維吹付けノズルの凝集材噴射口に連通し、更に空気圧送装置が粒状繊維吹付けノズルの圧縮空気噴射口に連通している。

粒状繊維吹付けノズルの粒状繊維圧送管は、粒状繊維輸送装置と連通している。この粒状繊維輸送装置は、粒状繊維用定量供給装置と、送風機（ブロア）と、材料圧送ホース（マテリアルホース）とを具備し、粒状繊維用定量供給装置としては解綿機を用いることもできる。この場合、解綿機は、パッキングにより圧縮されている粒状繊維を解しながら粒状繊維の圧送経路内に定量供給する。送風機（ブロア）と、粒状繊維用定量供給装置と、材料圧送ホース（マテリアルホース）と、粒状繊維吹付けノズルの粒状繊維圧送管は連通している。圧送経路内に定量供給された粒状繊維は、送風機（ブロア）より送られる空気により、材料圧送ホース内を通り、粒状繊維吹付けノズルの粒状繊維圧送管に送られ、該粒状繊維圧送管の先端部の吐出口より噴射される。

また、空気圧送装置より圧縮空気噴射口に圧送される圧縮空気の圧力が０．１〜２ＭＰａの範囲内であると粉塵の発生の抑制効果に優れることから好ましい。空気圧送装置より圧縮空気噴射口に圧送（供給）される圧縮空気の圧力は、０．１〜１．５ＭＰａが好ましく、０．２〜１．０ＭＰａとすることがより好ましい。空気圧送装置としては、コンプレッサーが安定した圧力で連続して圧縮空気を圧送できることから好ましい。

本発明の粒状繊維吹付け方法は、上記の粒状繊維吹付け装置を用い、上記粒状繊維輸送装置により粒状繊維を圧送し粒状繊維吹付けノズルにおける粒状繊維圧送管の吐出口より吐出させた粒状繊維と、凝集材輸送装置により圧送し凝集材噴射口から噴射した凝集材とを、空気圧送装置により圧送され圧縮空気噴射口より噴射した圧縮空気とともに合流混合させて構造物に吹付けることを特徴とする。

以下に、本発明を実施例を基に説明をするが、本発明はその実施例に限定されない。図１に本発明の粒状繊維吹付けノズルの一例の模式的な断面図を示した。また、図２に、本発明の粒状繊維吹付けノズルを用いた粒状繊維吹付け装置の一例の模式図を示した。混綿１１を解綿機１０に投入し、解すとともに粒状繊維の圧送経路内に定量供給する。圧送経路内に入った粒状繊維は、ブロア１２より経路内に送られる空気によりマテリアルホース９内を通り、粒状繊維吹付けノズル１の粒状繊維圧送管２内に送られ、粒状繊維噴射口（吐出口）２２より射出される。凝集材１３が入った凝集材貯留槽８と吸引ホースで連通するポンプ７により凝集材用ホース内を通り、粒状繊維吹付けノズル１に挿入されている凝集材用パイプ２１に凝集材１３が圧送される。また、コンプレッサー６（空気圧送装置）により、粒状繊維吹付けノズル１の圧縮空気用耐圧ホース取り付け部２３に取り付けた耐圧ホースを通り、圧縮空気噴射ノズル１４の噴出孔（圧縮空気噴射口）１５に圧縮空気が圧送される。噴出孔（圧縮空気噴射口）１５は、圧縮空気用耐圧ホース取り付け部２３とは別の耐圧ホース取り付け部２４にも連通しているが、図１及び図２では図示していないが別の耐圧ホース取り付け部２４の先は栓で閉じてある。コンプレッサー６（空気圧送装置）で送られる圧縮空気は、耐圧ホースの途中で分岐させ、一部が凝集材用ホース内に送られ、凝集材とともに凝集材用パイプ２１を通り、凝集材噴射口３より噴出（吐出）する。この圧縮空気とともに噴出（吐出）した凝集材１３が、粒状繊維噴射口（吐出口）２２より射出された粒状繊維と、粒状繊維吹付けノズル１の先で合流混合する。粒状繊維噴射口（吐出口）２２より射出された粒状繊維の細かい一部（セメント等の粉末が含まれる場合はその一部）がそのままでは粉塵となるが、噴出孔（圧縮空気噴射口）１５より噴射される圧縮空気の流れにより、粒状繊維と凝集材との合流混合物に更に合流混合することで、発生する粉塵が抑制されるものと考えられる。その合流混合物が構造物の表面に吹付けられ、繊維層を形成する。

本発明は、吹付けロックウール等に好適に用いることができ、粒状繊維、セメント水和物からなる繊維層を発生する粉塵を抑制しながら構築することができ、耐火被覆構造物、不燃構造物又は断熱性構造物の構築に好適に使用することができる。

１粒状繊維吹付けノズル
２粒状繊維圧送管
３凝集材噴射口
４圧縮空気の噴流
５粒状繊維の噴流
６コンプレッサー（空気圧送装置）
７ポンプ
８凝集材貯留槽
９マテリアルホース
１０解綿機
１１混綿
１２ブロア
１４圧縮空気噴射ノズル
１５噴出孔（圧縮空気噴射口）
１６圧縮空気の流れの中心軸
１７粒状繊維圧送管の中心軸
１８交点
１９粒状繊維圧送管の中心軸と、圧縮空気噴射口から噴射される圧縮空気の流れの中心軸とがなす角θ
２０粒状繊維吹付け装置
２１凝集材用パイプ
２２粒状繊維噴射口（吐出口）
２３圧縮空気用耐圧ホース取り付け部
２４別の耐圧ホース取り付け部

Claims

粒状繊維噴射口を備える粒状繊維圧送管と、凝集材噴射口と、圧縮空気噴射口とを具備し、粒状繊維圧送管の中心軸に凝集材噴射口を配置し、粒状繊維噴射口の外周に複数の圧縮空気噴射口を配置してある粒状繊維吹付けノズル。
上記圧縮空気噴射口が、該圧縮空気噴射口から噴射される圧縮空気の流れの中心軸と、粒状繊維圧送管の中心軸とが交差するように配置されている請求項１記載の粒状繊維吹付けノズル。
請求項１又は２記載の粒状繊維吹付けノズルと、粒状繊維輸送装置と、凝集材輸送装置と、空気圧送装置とを具備し、粒状繊維輸送装置が粒状繊維吹付けノズルの粒状繊維圧送管に連通し、凝集材輸送装置が粒状繊維吹付けノズルの凝集材噴射口に連通し、更に空気圧送装置が粒状繊維吹付けノズルの圧縮空気噴射口に連通している粒状繊維吹付け装置。
請求項３記載の粒状繊維吹付け装置を用い、上記粒状繊維輸送装置により粒状繊維を圧送し粒状繊維吹付けノズルにおける粒状繊維圧送管の吐出口より吐出させた粒状繊維と、凝集材輸送装置により圧送し凝集材噴射口から噴射した凝集材とを、空気圧送装置により圧送され圧縮空気噴射口より噴射した圧縮空気とともに合流混合させて構造物に吹付けることを特徴とする粒状繊維吹付け方法。